Merge branch 'for-next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/shli/md
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kasan.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <xen/xen.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 #include <linux/lockdep.h>
70 #include <linux/nmi.h>
71
72 #include <asm/sections.h>
73 #include <asm/tlbflush.h>
74 #include <asm/div64.h>
75 #include "internal.h"
76
77 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
78 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
79 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
80
81 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
82 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
83 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
84 #endif
85
86 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
87
88 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
89 /*
90  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
91  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
92  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
93  * defined in <linux/topology.h>.
94  */
95 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
96 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
97 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
98 #endif
99
100 /* work_structs for global per-cpu drains */
101 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
102 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
103
104 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
105 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
106 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
107 #endif
108
109 /*
110  * Array of node states.
111  */
112 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
113         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
114         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
115 #ifndef CONFIG_NUMA
116         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
117 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
118         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
119 #endif
120         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
121         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
122 #endif  /* NUMA */
123 };
124 EXPORT_SYMBOL(node_states);
125
126 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
127 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
128
129 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
130 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
131 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
132
133 int percpu_pagelist_fraction;
134 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
135
136 /*
137  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
138  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
139  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
140  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
141  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
142  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
143  */
144 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
145 {
146         return page->index;
147 }
148
149 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
150 {
151         page->index = migratetype;
152 }
153
154 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
155 /*
156  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
157  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
158  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
159  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
160  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
161  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
162  */
163
164 static gfp_t saved_gfp_mask;
165
166 void pm_restore_gfp_mask(void)
167 {
168         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
169         if (saved_gfp_mask) {
170                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
171                 saved_gfp_mask = 0;
172         }
173 }
174
175 void pm_restrict_gfp_mask(void)
176 {
177         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
178         WARN_ON(saved_gfp_mask);
179         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
180         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
181 }
182
183 bool pm_suspended_storage(void)
184 {
185         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
186                 return false;
187         return true;
188 }
189 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
190
191 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
192 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
193 #endif
194
195 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
196
197 /*
198  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
199  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
200  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
201  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
202  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
203  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
204  *
205  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
206  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
207  */
208 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
210          256,
211 #endif
212 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
213          256,
214 #endif
215 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
216          32,
217 #endif
218          32,
219 };
220
221 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
222
223 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
224 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
225          "DMA",
226 #endif
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
228          "DMA32",
229 #endif
230          "Normal",
231 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
232          "HighMem",
233 #endif
234          "Movable",
235 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
236          "Device",
237 #endif
238 };
239
240 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
241         "Unmovable",
242         "Movable",
243         "Reclaimable",
244         "HighAtomic",
245 #ifdef CONFIG_CMA
246         "CMA",
247 #endif
248 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
249         "Isolate",
250 #endif
251 };
252
253 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
254         NULL,
255         free_compound_page,
256 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
257         free_huge_page,
258 #endif
259 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
260         free_transhuge_page,
261 #endif
262 };
263
264 int min_free_kbytes = 1024;
265 int user_min_free_kbytes = -1;
266 int watermark_scale_factor = 10;
267
268 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
269 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
270 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
271
272 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
273 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
274 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
275 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
276 static unsigned long __initdata required_movablecore;
277 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
278 static bool mirrored_kernelcore;
279
280 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
281 int movable_zone;
282 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
283 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
284
285 #if MAX_NUMNODES > 1
286 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
287 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
288 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
289 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
290 #endif
291
292 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
293
294 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
295
296 /*
297  * Determine how many pages need to be initialized during early boot
298  * (non-deferred initialization).
299  * The value of first_deferred_pfn will be set later, once non-deferred pages
300  * are initialized, but for now set it ULONG_MAX.
301  */
302 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
303 {
304         phys_addr_t start_addr, end_addr;
305         unsigned long max_pgcnt;
306         unsigned long reserved;
307
308         /*
309          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
310          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
311          */
312         max_pgcnt = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
313                         (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
314
315         /*
316          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
317          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
318          * memory to boot.
319          */
320         start_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn);
321         end_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn + max_pgcnt);
322         reserved = memblock_reserved_memory_within(start_addr, end_addr);
323         max_pgcnt += PHYS_PFN(reserved);
324
325         pgdat->static_init_pgcnt = min(max_pgcnt, pgdat->node_spanned_pages);
326         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
327 }
328
329 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
330 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
331 {
332         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
333
334         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
335                 return true;
336
337         return false;
338 }
339
340 /*
341  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
342  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
343  */
344 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
345                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
346                                 unsigned long *nr_initialised)
347 {
348         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
349         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
350                 return true;
351         /* Xen PV domains need page structures early */
352         if (xen_pv_domain())
353                 return true;
354         (*nr_initialised)++;
355         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_pgcnt) &&
356             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
357                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
358                 return false;
359         }
360
361         return true;
362 }
363 #else
364 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
365 {
366 }
367
368 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
369 {
370         return false;
371 }
372
373 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
374                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
375                                 unsigned long *nr_initialised)
376 {
377         return true;
378 }
379 #endif
380
381 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
382 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
383                                                         unsigned long pfn)
384 {
385 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
386         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
387 #else
388         return page_zone(page)->pageblock_flags;
389 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
390 }
391
392 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
393 {
394 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
395         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
396         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
397 #else
398         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
399         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
400 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
401 }
402
403 /**
404  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
405  * @page: The page within the block of interest
406  * @pfn: The target page frame number
407  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
408  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
409  *
410  * Return: pageblock_bits flags
411  */
412 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
413                                         unsigned long pfn,
414                                         unsigned long end_bitidx,
415                                         unsigned long mask)
416 {
417         unsigned long *bitmap;
418         unsigned long bitidx, word_bitidx;
419         unsigned long word;
420
421         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
422         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
423         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
424         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
425
426         word = bitmap[word_bitidx];
427         bitidx += end_bitidx;
428         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
429 }
430
431 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
432                                         unsigned long end_bitidx,
433                                         unsigned long mask)
434 {
435         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
436 }
437
438 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
439 {
440         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
441 }
442
443 /**
444  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
445  * @page: The page within the block of interest
446  * @flags: The flags to set
447  * @pfn: The target page frame number
448  * @end_bitidx: The last bit of interest
449  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
450  */
451 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
452                                         unsigned long pfn,
453                                         unsigned long end_bitidx,
454                                         unsigned long mask)
455 {
456         unsigned long *bitmap;
457         unsigned long bitidx, word_bitidx;
458         unsigned long old_word, word;
459
460         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
461
462         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
463         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
464         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
465         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
466
467         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
468
469         bitidx += end_bitidx;
470         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
471         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
472
473         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
474         for (;;) {
475                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
476                 if (word == old_word)
477                         break;
478                 word = old_word;
479         }
480 }
481
482 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
483 {
484         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
485                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
486                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
487
488         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
489                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
490 }
491
492 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
493 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
494 {
495         int ret = 0;
496         unsigned seq;
497         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
498         unsigned long sp, start_pfn;
499
500         do {
501                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
502                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
503                 sp = zone->spanned_pages;
504                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
505                         ret = 1;
506         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
507
508         if (ret)
509                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
510                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
511                         start_pfn, start_pfn + sp);
512
513         return ret;
514 }
515
516 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
517 {
518         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
519                 return 0;
520         if (zone != page_zone(page))
521                 return 0;
522
523         return 1;
524 }
525 /*
526  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
527  */
528 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
529 {
530         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
531                 return 1;
532         if (!page_is_consistent(zone, page))
533                 return 1;
534
535         return 0;
536 }
537 #else
538 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
539 {
540         return 0;
541 }
542 #endif
543
544 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
545                 unsigned long bad_flags)
546 {
547         static unsigned long resume;
548         static unsigned long nr_shown;
549         static unsigned long nr_unshown;
550
551         /*
552          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
553          * or allow a steady drip of one report per second.
554          */
555         if (nr_shown == 60) {
556                 if (time_before(jiffies, resume)) {
557                         nr_unshown++;
558                         goto out;
559                 }
560                 if (nr_unshown) {
561                         pr_alert(
562                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
563                                 nr_unshown);
564                         nr_unshown = 0;
565                 }
566                 nr_shown = 0;
567         }
568         if (nr_shown++ == 0)
569                 resume = jiffies + 60 * HZ;
570
571         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
572                 current->comm, page_to_pfn(page));
573         __dump_page(page, reason);
574         bad_flags &= page->flags;
575         if (bad_flags)
576                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
577                                                 bad_flags, &bad_flags);
578         dump_page_owner(page);
579
580         print_modules();
581         dump_stack();
582 out:
583         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
584         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
585         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
586 }
587
588 /*
589  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
590  *
591  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
592  *
593  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
594  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
595  *
596  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
597  * page destructors. See compound_page_dtors.
598  *
599  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
600  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
601  */
602
603 void free_compound_page(struct page *page)
604 {
605         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
606 }
607
608 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
609 {
610         int i;
611         int nr_pages = 1 << order;
612
613         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
614         set_compound_order(page, order);
615         __SetPageHead(page);
616         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
617                 struct page *p = page + i;
618                 set_page_count(p, 0);
619                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
620                 set_compound_head(p, page);
621         }
622         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
623 }
624
625 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
626 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
627 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
628                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
629 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
630 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
631
632 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
633 {
634         if (!buf)
635                 return -EINVAL;
636         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
637 }
638 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
639
640 static bool need_debug_guardpage(void)
641 {
642         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
643         if (!debug_pagealloc_enabled())
644                 return false;
645
646         if (!debug_guardpage_minorder())
647                 return false;
648
649         return true;
650 }
651
652 static void init_debug_guardpage(void)
653 {
654         if (!debug_pagealloc_enabled())
655                 return;
656
657         if (!debug_guardpage_minorder())
658                 return;
659
660         _debug_guardpage_enabled = true;
661 }
662
663 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
664         .need = need_debug_guardpage,
665         .init = init_debug_guardpage,
666 };
667
668 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
669 {
670         unsigned long res;
671
672         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
673                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
674                 return 0;
675         }
676         _debug_guardpage_minorder = res;
677         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
678         return 0;
679 }
680 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
681
682 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
683                                 unsigned int order, int migratetype)
684 {
685         struct page_ext *page_ext;
686
687         if (!debug_guardpage_enabled())
688                 return false;
689
690         if (order >= debug_guardpage_minorder())
691                 return false;
692
693         page_ext = lookup_page_ext(page);
694         if (unlikely(!page_ext))
695                 return false;
696
697         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
698
699         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
700         set_page_private(page, order);
701         /* Guard pages are not available for any usage */
702         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
703
704         return true;
705 }
706
707 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
708                                 unsigned int order, int migratetype)
709 {
710         struct page_ext *page_ext;
711
712         if (!debug_guardpage_enabled())
713                 return;
714
715         page_ext = lookup_page_ext(page);
716         if (unlikely(!page_ext))
717                 return;
718
719         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
720
721         set_page_private(page, 0);
722         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
723                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
724 }
725 #else
726 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
727 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
728                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
729 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
730                                 unsigned int order, int migratetype) {}
731 #endif
732
733 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
734 {
735         set_page_private(page, order);
736         __SetPageBuddy(page);
737 }
738
739 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
740 {
741         __ClearPageBuddy(page);
742         set_page_private(page, 0);
743 }
744
745 /*
746  * This function checks whether a page is free && is the buddy
747  * we can do coalesce a page and its buddy if
748  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
749  * (b) the buddy is in the buddy system &&
750  * (c) a page and its buddy have the same order &&
751  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
752  *
753  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
754  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
755  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
756  * serialized by zone->lock.
757  *
758  * For recording page's order, we use page_private(page).
759  */
760 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
761                                                         unsigned int order)
762 {
763         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
764                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
765                         return 0;
766
767                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
768
769                 return 1;
770         }
771
772         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
773                 /*
774                  * zone check is done late to avoid uselessly
775                  * calculating zone/node ids for pages that could
776                  * never merge.
777                  */
778                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
779                         return 0;
780
781                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
782
783                 return 1;
784         }
785         return 0;
786 }
787
788 /*
789  * Freeing function for a buddy system allocator.
790  *
791  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
792  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
793  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
794  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
795  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
796  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
797  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
798  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
799  * parts of the VM system.
800  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
801  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
802  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
803  * field.
804  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
805  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
806  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
807  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
808  * triggers coalescing into a block of larger size.
809  *
810  * -- nyc
811  */
812
813 static inline void __free_one_page(struct page *page,
814                 unsigned long pfn,
815                 struct zone *zone, unsigned int order,
816                 int migratetype)
817 {
818         unsigned long combined_pfn;
819         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
820         struct page *buddy;
821         unsigned int max_order;
822
823         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
824
825         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
826         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
827
828         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
829         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
830                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
831
832         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
833         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
834
835 continue_merging:
836         while (order < max_order - 1) {
837                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
838                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
839
840                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
841                         goto done_merging;
842                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
843                         goto done_merging;
844                 /*
845                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
846                  * merge with it and move up one order.
847                  */
848                 if (page_is_guard(buddy)) {
849                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
850                 } else {
851                         list_del(&buddy->lru);
852                         zone->free_area[order].nr_free--;
853                         rmv_page_order(buddy);
854                 }
855                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
856                 page = page + (combined_pfn - pfn);
857                 pfn = combined_pfn;
858                 order++;
859         }
860         if (max_order < MAX_ORDER) {
861                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
862                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
863                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
864                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
865                  *
866                  * We don't want to hit this code for the more frequent
867                  * low-order merging.
868                  */
869                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
870                         int buddy_mt;
871
872                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
873                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
874                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
875
876                         if (migratetype != buddy_mt
877                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
878                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
879                                 goto done_merging;
880                 }
881                 max_order++;
882                 goto continue_merging;
883         }
884
885 done_merging:
886         set_page_order(page, order);
887
888         /*
889          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
890          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
891          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
892          * that is happening, add the free page to the tail of the list
893          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
894          * as a higher order page
895          */
896         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
897                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
898                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
899                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
900                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
901                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
902                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
903                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
904                         list_add_tail(&page->lru,
905                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
906                         goto out;
907                 }
908         }
909
910         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
911 out:
912         zone->free_area[order].nr_free++;
913 }
914
915 /*
916  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
917  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
918  * check if necessary.
919  */
920 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
921                                         unsigned long check_flags)
922 {
923         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
924                 return false;
925
926         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
927                         page_ref_count(page) |
928 #ifdef CONFIG_MEMCG
929                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
930 #endif
931                         (page->flags & check_flags)))
932                 return false;
933
934         return true;
935 }
936
937 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
938 {
939         const char *bad_reason;
940         unsigned long bad_flags;
941
942         bad_reason = NULL;
943         bad_flags = 0;
944
945         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
946                 bad_reason = "nonzero mapcount";
947         if (unlikely(page->mapping != NULL))
948                 bad_reason = "non-NULL mapping";
949         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
950                 bad_reason = "nonzero _refcount";
951         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
952                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
953                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
954         }
955 #ifdef CONFIG_MEMCG
956         if (unlikely(page->mem_cgroup))
957                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
958 #endif
959         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
960 }
961
962 static inline int free_pages_check(struct page *page)
963 {
964         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
965                 return 0;
966
967         /* Something has gone sideways, find it */
968         free_pages_check_bad(page);
969         return 1;
970 }
971
972 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
973 {
974         int ret = 1;
975
976         /*
977          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
978          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
979          */
980         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
981
982         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
983                 ret = 0;
984                 goto out;
985         }
986         switch (page - head_page) {
987         case 1:
988                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
989                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
990                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
991                         goto out;
992                 }
993                 break;
994         case 2:
995                 /*
996                  * the second tail page: ->mapping is
997                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
998                  */
999                 break;
1000         default:
1001                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1002                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
1003                         goto out;
1004                 }
1005                 break;
1006         }
1007         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1008                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1009                 goto out;
1010         }
1011         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1012                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1013                 goto out;
1014         }
1015         ret = 0;
1016 out:
1017         page->mapping = NULL;
1018         clear_compound_head(page);
1019         return ret;
1020 }
1021
1022 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1023                                         unsigned int order, bool check_free)
1024 {
1025         int bad = 0;
1026
1027         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1028
1029         trace_mm_page_free(page, order);
1030
1031         /*
1032          * Check tail pages before head page information is cleared to
1033          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1034          */
1035         if (unlikely(order)) {
1036                 bool compound = PageCompound(page);
1037                 int i;
1038
1039                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1040
1041                 if (compound)
1042                         ClearPageDoubleMap(page);
1043                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1044                         if (compound)
1045                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1046                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1047                                 bad++;
1048                                 continue;
1049                         }
1050                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1051                 }
1052         }
1053         if (PageMappingFlags(page))
1054                 page->mapping = NULL;
1055         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1056                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1057         if (check_free)
1058                 bad += free_pages_check(page);
1059         if (bad)
1060                 return false;
1061
1062         page_cpupid_reset_last(page);
1063         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1064         reset_page_owner(page, order);
1065
1066         if (!PageHighMem(page)) {
1067                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1068                                            PAGE_SIZE << order);
1069                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1070                                            PAGE_SIZE << order);
1071         }
1072         arch_free_page(page, order);
1073         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1074         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1075         kasan_free_pages(page, order);
1076
1077         return true;
1078 }
1079
1080 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1081 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1084 }
1085
1086 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1087 {
1088         return false;
1089 }
1090 #else
1091 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1092 {
1093         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1094 }
1095
1096 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1097 {
1098         return free_pages_check(page);
1099 }
1100 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1101
1102 /*
1103  * Frees a number of pages from the PCP lists
1104  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1105  * count is the number of pages to free.
1106  *
1107  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1108  * see if this freeing clears that state.
1109  *
1110  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1111  * pinned" detection logic.
1112  */
1113 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1114                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1115 {
1116         int migratetype = 0;
1117         int batch_free = 0;
1118         bool isolated_pageblocks;
1119
1120         spin_lock(&zone->lock);
1121         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1122
1123         while (count) {
1124                 struct page *page;
1125                 struct list_head *list;
1126
1127                 /*
1128                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1129                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1130                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1131                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1132                  * lists
1133                  */
1134                 do {
1135                         batch_free++;
1136                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1137                                 migratetype = 0;
1138                         list = &pcp->lists[migratetype];
1139                 } while (list_empty(list));
1140
1141                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1142                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1143                         batch_free = count;
1144
1145                 do {
1146                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1147
1148                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1149                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1150                         list_del(&page->lru);
1151
1152                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1153                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1154                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1155                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1156                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1157                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1158
1159                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1160                                 continue;
1161
1162                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1163                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1164                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1165         }
1166         spin_unlock(&zone->lock);
1167 }
1168
1169 static void free_one_page(struct zone *zone,
1170                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1171                                 unsigned int order,
1172                                 int migratetype)
1173 {
1174         spin_lock(&zone->lock);
1175         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1176                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1177                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1178         }
1179         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1180         spin_unlock(&zone->lock);
1181 }
1182
1183 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1184                                 unsigned long zone, int nid, bool zero)
1185 {
1186         if (zero)
1187                 mm_zero_struct_page(page);
1188         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1189         init_page_count(page);
1190         page_mapcount_reset(page);
1191         page_cpupid_reset_last(page);
1192
1193         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1194 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1195         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1196         if (!is_highmem_idx(zone))
1197                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1198 #endif
1199 }
1200
1201 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1202                                         int nid, bool zero)
1203 {
1204         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid, zero);
1205 }
1206
1207 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1208 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1209 {
1210         pg_data_t *pgdat;
1211         int nid, zid;
1212
1213         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1214                 return;
1215
1216         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1217         pgdat = NODE_DATA(nid);
1218
1219         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1220                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1221
1222                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1223                         break;
1224         }
1225         __init_single_pfn(pfn, zid, nid, true);
1226 }
1227 #else
1228 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1229 {
1230 }
1231 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1232
1233 /*
1234  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1235  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1236  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1237  * sent to the buddy page allocator.
1238  */
1239 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1240 {
1241         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1242         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1243
1244         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1245                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1246                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1247
1248                         init_reserved_page(start_pfn);
1249
1250                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1251                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1252
1253                         SetPageReserved(page);
1254                 }
1255         }
1256 }
1257
1258 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1259 {
1260         unsigned long flags;
1261         int migratetype;
1262         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1263
1264         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1265                 return;
1266
1267         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1268         local_irq_save(flags);
1269         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1270         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1271         local_irq_restore(flags);
1272 }
1273
1274 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1275 {
1276         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1277         struct page *p = page;
1278         unsigned int loop;
1279
1280         prefetchw(p);
1281         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1282                 prefetchw(p + 1);
1283                 __ClearPageReserved(p);
1284                 set_page_count(p, 0);
1285         }
1286         __ClearPageReserved(p);
1287         set_page_count(p, 0);
1288
1289         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1290         set_page_refcounted(page);
1291         __free_pages(page, order);
1292 }
1293
1294 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1295         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1296
1297 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1298
1299 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1300 {
1301         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1302         int nid;
1303
1304         spin_lock(&early_pfn_lock);
1305         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1306         if (nid < 0)
1307                 nid = first_online_node;
1308         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1309
1310         return nid;
1311 }
1312 #endif
1313
1314 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1315 static inline bool __meminit __maybe_unused
1316 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1317                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1318 {
1319         int nid;
1320
1321         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1322         if (nid >= 0 && nid != node)
1323                 return false;
1324         return true;
1325 }
1326
1327 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1328 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1329 {
1330         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1331 }
1332
1333 #else
1334
1335 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1336 {
1337         return true;
1338 }
1339 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1340 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1341                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1342 {
1343         return true;
1344 }
1345 #endif
1346
1347
1348 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1349                                                         unsigned int order)
1350 {
1351         if (early_page_uninitialised(pfn))
1352                 return;
1353         return __free_pages_boot_core(page, order);
1354 }
1355
1356 /*
1357  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1358  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1359  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1360  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1361  * pageblocks.
1362  *
1363  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1364  *
1365  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1366  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1367  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1368  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1369  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1370  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1371  * page in a pageblock.
1372  */
1373 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1374                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1375 {
1376         struct page *start_page;
1377         struct page *end_page;
1378
1379         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1380         end_pfn--;
1381
1382         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1383                 return NULL;
1384
1385         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1386         if (!start_page)
1387                 return NULL;
1388
1389         if (page_zone(start_page) != zone)
1390                 return NULL;
1391
1392         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1393
1394         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1395         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1396                 return NULL;
1397
1398         return start_page;
1399 }
1400
1401 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1402 {
1403         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1404         unsigned long block_end_pfn;
1405
1406         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1407         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1408                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1409                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1410
1411                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1412
1413                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1414                                              block_end_pfn, zone))
1415                         return;
1416         }
1417
1418         /* We confirm that there is no hole */
1419         zone->contiguous = true;
1420 }
1421
1422 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1423 {
1424         zone->contiguous = false;
1425 }
1426
1427 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1428 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1429                                        unsigned long nr_pages)
1430 {
1431         struct page *page;
1432         unsigned long i;
1433
1434         if (!nr_pages)
1435                 return;
1436
1437         page = pfn_to_page(pfn);
1438
1439         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1440         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1441             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1442                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1443                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1444                 return;
1445         }
1446
1447         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1448                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1449                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1450                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1451         }
1452 }
1453
1454 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1455 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1456 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1457
1458 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1459 {
1460         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1461                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1462 }
1463
1464 /*
1465  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1466  *
1467  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1468  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1469  * function is optimized out.
1470  *
1471  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1472  * of the head pfn.
1473  *
1474  * Finally, meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1475  * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not belong
1476  * to this memory node.
1477  */
1478 static inline bool __init
1479 deferred_pfn_valid(int nid, unsigned long pfn,
1480                    struct mminit_pfnnid_cache *nid_init_state)
1481 {
1482         if (!pfn_valid_within(pfn))
1483                 return false;
1484         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1485                 return false;
1486         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, nid_init_state))
1487                 return false;
1488         return true;
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1493  * pageblock_nr_pages sizes.
1494  */
1495 static void __init deferred_free_pages(int nid, int zid, unsigned long pfn,
1496                                        unsigned long end_pfn)
1497 {
1498         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1499         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1500         unsigned long nr_free = 0;
1501
1502         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1503                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1504                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1505                         nr_free = 0;
1506                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1507                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1508                         nr_free = 1;
1509                         cond_resched();
1510                 } else {
1511                         nr_free++;
1512                 }
1513         }
1514         /* Free the last block of pages to allocator */
1515         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1516 }
1517
1518 /*
1519  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1520  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1521  * Return number of pages initialized.
1522  */
1523 static unsigned long  __init deferred_init_pages(int nid, int zid,
1524                                                  unsigned long pfn,
1525                                                  unsigned long end_pfn)
1526 {
1527         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1528         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1529         unsigned long nr_pages = 0;
1530         struct page *page = NULL;
1531
1532         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1533                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1534                         page = NULL;
1535                         continue;
1536                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1537                         page = pfn_to_page(pfn);
1538                         cond_resched();
1539                 } else {
1540                         page++;
1541                 }
1542                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid, true);
1543                 nr_pages++;
1544         }
1545         return (nr_pages);
1546 }
1547
1548 /* Initialise remaining memory on a node */
1549 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1550 {
1551         pg_data_t *pgdat = data;
1552         int nid = pgdat->node_id;
1553         unsigned long start = jiffies;
1554         unsigned long nr_pages = 0;
1555         unsigned long spfn, epfn;
1556         phys_addr_t spa, epa;
1557         int zid;
1558         struct zone *zone;
1559         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1560         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1561         u64 i;
1562
1563         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1564                 pgdat_init_report_one_done();
1565                 return 0;
1566         }
1567
1568         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1569         if (!cpumask_empty(cpumask))
1570                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1571
1572         /* Sanity check boundaries */
1573         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1574         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1575         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1576
1577         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1578         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1579                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1580                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1581                         break;
1582         }
1583         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1584
1585         /*
1586          * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1587          * struct page, than free to buddy allocator, because while we are
1588          * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1589          * page in __free_one_page()).
1590          */
1591         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1592                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1593                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1594                 nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1595         }
1596         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1597                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1598                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1599                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1600         }
1601
1602         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1603         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1604
1605         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1606                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1607
1608         pgdat_init_report_one_done();
1609         return 0;
1610 }
1611 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1612
1613 void __init page_alloc_init_late(void)
1614 {
1615         struct zone *zone;
1616
1617 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1618         int nid;
1619
1620         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1621         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1622         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1623                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1624         }
1625
1626         /* Block until all are initialised */
1627         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1628
1629         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1630         files_maxfiles_init();
1631 #endif
1632 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1633         /* Discard memblock private memory */
1634         memblock_discard();
1635 #endif
1636
1637         for_each_populated_zone(zone)
1638                 set_zone_contiguous(zone);
1639 }
1640
1641 #ifdef CONFIG_CMA
1642 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1643 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1644 {
1645         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1646         struct page *p = page;
1647
1648         do {
1649                 __ClearPageReserved(p);
1650                 set_page_count(p, 0);
1651         } while (++p, --i);
1652
1653         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1654
1655         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1656                 i = pageblock_nr_pages;
1657                 p = page;
1658                 do {
1659                         set_page_refcounted(p);
1660                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1661                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1662                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1663         } else {
1664                 set_page_refcounted(page);
1665                 __free_pages(page, pageblock_order);
1666         }
1667
1668         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1669 }
1670 #endif
1671
1672 /*
1673  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1674  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1675  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1676  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1677  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1678  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1679  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1680  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1681  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1682  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1683  *
1684  * -- nyc
1685  */
1686 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1687         int low, int high, struct free_area *area,
1688         int migratetype)
1689 {
1690         unsigned long size = 1 << high;
1691
1692         while (high > low) {
1693                 area--;
1694                 high--;
1695                 size >>= 1;
1696                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1697
1698                 /*
1699                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1700                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1701                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1702                  * pages will stay not present in virtual address space
1703                  */
1704                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1705                         continue;
1706
1707                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1708                 area->nr_free++;
1709                 set_page_order(&page[size], high);
1710         }
1711 }
1712
1713 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1714 {
1715         const char *bad_reason = NULL;
1716         unsigned long bad_flags = 0;
1717
1718         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1719                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1720         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1721                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1722         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1723                 bad_reason = "nonzero _count";
1724         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1725                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1726                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1727                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1728                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1729                 return;
1730         }
1731         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1732                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1733                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1734         }
1735 #ifdef CONFIG_MEMCG
1736         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1737                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1738 #endif
1739         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * This page is about to be returned from the page allocator
1744  */
1745 static inline int check_new_page(struct page *page)
1746 {
1747         if (likely(page_expected_state(page,
1748                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1749                 return 0;
1750
1751         check_new_page_bad(page);
1752         return 1;
1753 }
1754
1755 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1756 {
1757         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1758                 page_poisoning_enabled();
1759 }
1760
1761 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1762 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1763 {
1764         return false;
1765 }
1766
1767 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1768 {
1769         return check_new_page(page);
1770 }
1771 #else
1772 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1773 {
1774         return check_new_page(page);
1775 }
1776 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1777 {
1778         return false;
1779 }
1780 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1781
1782 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1783 {
1784         int i;
1785         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1786                 struct page *p = page + i;
1787
1788                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1789                         return true;
1790         }
1791
1792         return false;
1793 }
1794
1795 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1796                                 gfp_t gfp_flags)
1797 {
1798         set_page_private(page, 0);
1799         set_page_refcounted(page);
1800
1801         arch_alloc_page(page, order);
1802         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1803         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1804         kasan_alloc_pages(page, order);
1805         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1806 }
1807
1808 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1809                                                         unsigned int alloc_flags)
1810 {
1811         int i;
1812
1813         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1814
1815         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1816                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1817                         clear_highpage(page + i);
1818
1819         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1820                 prep_compound_page(page, order);
1821
1822         /*
1823          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1824          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1825          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1826          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1827          */
1828         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1829                 set_page_pfmemalloc(page);
1830         else
1831                 clear_page_pfmemalloc(page);
1832 }
1833
1834 /*
1835  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1836  * the smallest available page from the freelists
1837  */
1838 static __always_inline
1839 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1840                                                 int migratetype)
1841 {
1842         unsigned int current_order;
1843         struct free_area *area;
1844         struct page *page;
1845
1846         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1847         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1848                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1849                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1850                                                         struct page, lru);
1851                 if (!page)
1852                         continue;
1853                 list_del(&page->lru);
1854                 rmv_page_order(page);
1855                 area->nr_free--;
1856                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1857                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1858                 return page;
1859         }
1860
1861         return NULL;
1862 }
1863
1864
1865 /*
1866  * This array describes the order lists are fallen back to when
1867  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1868  */
1869 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1870         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1871         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1872         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1873 #ifdef CONFIG_CMA
1874         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1875 #endif
1876 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1877         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1878 #endif
1879 };
1880
1881 #ifdef CONFIG_CMA
1882 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1883                                         unsigned int order)
1884 {
1885         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1886 }
1887 #else
1888 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1889                                         unsigned int order) { return NULL; }
1890 #endif
1891
1892 /*
1893  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1894  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1895  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1896  */
1897 static int move_freepages(struct zone *zone,
1898                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1899                           int migratetype, int *num_movable)
1900 {
1901         struct page *page;
1902         unsigned int order;
1903         int pages_moved = 0;
1904
1905 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1906         /*
1907          * page_zone is not safe to call in this context when
1908          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1909          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1910          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1911          * grouping pages by mobility
1912          */
1913         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1914 #endif
1915
1916         if (num_movable)
1917                 *num_movable = 0;
1918
1919         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1920                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1921                         page++;
1922                         continue;
1923                 }
1924
1925                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1926                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1927
1928                 if (!PageBuddy(page)) {
1929                         /*
1930                          * We assume that pages that could be isolated for
1931                          * migration are movable. But we don't actually try
1932                          * isolating, as that would be expensive.
1933                          */
1934                         if (num_movable &&
1935                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1936                                 (*num_movable)++;
1937
1938                         page++;
1939                         continue;
1940                 }
1941
1942                 order = page_order(page);
1943                 list_move(&page->lru,
1944                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1945                 page += 1 << order;
1946                 pages_moved += 1 << order;
1947         }
1948
1949         return pages_moved;
1950 }
1951
1952 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1953                                 int migratetype, int *num_movable)
1954 {
1955         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1956         struct page *start_page, *end_page;
1957
1958         start_pfn = page_to_pfn(page);
1959         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1960         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1961         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1962         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1963
1964         /* Do not cross zone boundaries */
1965         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1966                 start_page = page;
1967         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1968                 return 0;
1969
1970         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1971                                                                 num_movable);
1972 }
1973
1974 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1975                                         int start_order, int migratetype)
1976 {
1977         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1978
1979         while (nr_pageblocks--) {
1980                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1981                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1982         }
1983 }
1984
1985 /*
1986  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1987  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1988  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1989  *
1990  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1991  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1992  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1993  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1994  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1995  * pageblocks.
1996  */
1997 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1998 {
1999         /*
2000          * Leaving this order check is intended, although there is
2001          * relaxed order check in next check. The reason is that
2002          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2003          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2004          * so could be changed anytime.
2005          */
2006         if (order >= pageblock_order)
2007                 return true;
2008
2009         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2010                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2011                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2012                 page_group_by_mobility_disabled)
2013                 return true;
2014
2015         return false;
2016 }
2017
2018 /*
2019  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2020  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2021  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2022  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2023  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2024  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2025  */
2026 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2027                                         int start_type, bool whole_block)
2028 {
2029         unsigned int current_order = page_order(page);
2030         struct free_area *area;
2031         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2032         int old_block_type;
2033
2034         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2035
2036         /*
2037          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2038          * highatomic accounting.
2039          */
2040         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2041                 goto single_page;
2042
2043         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2044         if (current_order >= pageblock_order) {
2045                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2046                 goto single_page;
2047         }
2048
2049         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2050         if (!whole_block)
2051                 goto single_page;
2052
2053         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2054                                                 &movable_pages);
2055         /*
2056          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2057          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2058          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2059          */
2060         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2061                 alike_pages = movable_pages;
2062         } else {
2063                 /*
2064                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2065                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2066                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2067                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2068                  * exact migratetype of non-movable pages.
2069                  */
2070                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2071                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2072                                                 - (free_pages + movable_pages);
2073                 else
2074                         alike_pages = 0;
2075         }
2076
2077         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2078         if (!free_pages)
2079                 goto single_page;
2080
2081         /*
2082          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2083          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2084          */
2085         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2086                         page_group_by_mobility_disabled)
2087                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2088
2089         return;
2090
2091 single_page:
2092         area = &zone->free_area[current_order];
2093         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2094 }
2095
2096 /*
2097  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2098  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2099  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2100  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2101  */
2102 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2103                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2104 {
2105         int i;
2106         int fallback_mt;
2107
2108         if (area->nr_free == 0)
2109                 return -1;
2110
2111         *can_steal = false;
2112         for (i = 0;; i++) {
2113                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2114                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2115                         break;
2116
2117                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2118                         continue;
2119
2120                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2121                         *can_steal = true;
2122
2123                 if (!only_stealable)
2124                         return fallback_mt;
2125
2126                 if (*can_steal)
2127                         return fallback_mt;
2128         }
2129
2130         return -1;
2131 }
2132
2133 /*
2134  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2135  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2136  */
2137 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2138                                 unsigned int alloc_order)
2139 {
2140         int mt;
2141         unsigned long max_managed, flags;
2142
2143         /*
2144          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2145          * Check is race-prone but harmless.
2146          */
2147         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2148         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2149                 return;
2150
2151         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2152
2153         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2154         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2155                 goto out_unlock;
2156
2157         /* Yoink! */
2158         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2159         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2160             && !is_migrate_cma(mt)) {
2161                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2162                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2163                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2164         }
2165
2166 out_unlock:
2167         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2168 }
2169
2170 /*
2171  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2172  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2173  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2174  * to recover from than an OOM.
2175  *
2176  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2177  * pageblock is exhausted.
2178  */
2179 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2180                                                 bool force)
2181 {
2182         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2183         unsigned long flags;
2184         struct zoneref *z;
2185         struct zone *zone;
2186         struct page *page;
2187         int order;
2188         bool ret;
2189
2190         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2191                                                                 ac->nodemask) {
2192                 /*
2193                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2194                  * is really high.
2195                  */
2196                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2197                                         pageblock_nr_pages)
2198                         continue;
2199
2200                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2201                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2202                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2203
2204                         page = list_first_entry_or_null(
2205                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2206                                         struct page, lru);
2207                         if (!page)
2208                                 continue;
2209
2210                         /*
2211                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2212                          * we can counter several free pages in a pageblock
2213                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2214                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2215                          * adjust the count once.
2216                          */
2217                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2218                                 /*
2219                                  * It should never happen but changes to
2220                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2221                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2222                                  * while unreserving so be safe and watch for
2223                                  * underflows.
2224                                  */
2225                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2226                                                 pageblock_nr_pages,
2227                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2228                         }
2229
2230                         /*
2231                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2232                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2233                          * is doing the work and needs the pages. More
2234                          * importantly, if the block was always converted to
2235                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2236                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2237                          * may increase.
2238                          */
2239                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2240                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2241                                                                         NULL);
2242                         if (ret) {
2243                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2244                                 return ret;
2245                         }
2246                 }
2247                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2248         }
2249
2250         return false;
2251 }
2252
2253 /*
2254  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2255  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2256  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2257  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2258  *
2259  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2260  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2261  * condition simpler.
2262  */
2263 static __always_inline bool
2264 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2265 {
2266         struct free_area *area;
2267         int current_order;
2268         struct page *page;
2269         int fallback_mt;
2270         bool can_steal;
2271
2272         /*
2273          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2274          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2275          * would be too costly to do exactly.
2276          */
2277         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2278                                 --current_order) {
2279                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2280                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2281                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2282                 if (fallback_mt == -1)
2283                         continue;
2284
2285                 /*
2286                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2287                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2288                  * steal and split the smallest available page instead of the
2289                  * largest available page, because even if the next movable
2290                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2291                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2292                  */
2293                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2294                                         && current_order > order)
2295                         goto find_smallest;
2296
2297                 goto do_steal;
2298         }
2299
2300         return false;
2301
2302 find_smallest:
2303         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2304                                                         current_order++) {
2305                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2306                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2307                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2308                 if (fallback_mt != -1)
2309                         break;
2310         }
2311
2312         /*
2313          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2314          * when looking for the largest page.
2315          */
2316         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2317
2318 do_steal:
2319         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2320                                                         struct page, lru);
2321
2322         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2323
2324         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2325                 start_migratetype, fallback_mt);
2326
2327         return true;
2328
2329 }
2330
2331 /*
2332  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2333  * Call me with the zone->lock already held.
2334  */
2335 static __always_inline struct page *
2336 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype)
2337 {
2338         struct page *page;
2339
2340 retry:
2341         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2342         if (unlikely(!page)) {
2343                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2344                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2345
2346                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2347                         goto retry;
2348         }
2349
2350         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2351         return page;
2352 }
2353
2354 /*
2355  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2356  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2357  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2358  */
2359 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2360                         unsigned long count, struct list_head *list,
2361                         int migratetype)
2362 {
2363         int i, alloced = 0;
2364
2365         spin_lock(&zone->lock);
2366         for (i = 0; i < count; ++i) {
2367                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2368                 if (unlikely(page == NULL))
2369                         break;
2370
2371                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2372                         continue;
2373
2374                 /*
2375                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2376                  * physical page order. The page is added to the tail of
2377                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2378                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2379                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2380                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2381                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2382                  * pages are ordered properly.
2383                  */
2384                 list_add_tail(&page->lru, list);
2385                 alloced++;
2386                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2387                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2388                                               -(1 << order));
2389         }
2390
2391         /*
2392          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2393          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2394          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2395          * pages added to the pcp list.
2396          */
2397         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2398         spin_unlock(&zone->lock);
2399         return alloced;
2400 }
2401
2402 #ifdef CONFIG_NUMA
2403 /*
2404  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2405  * currently executing processor on remote nodes after they have
2406  * expired.
2407  *
2408  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2409  * a single processor.
2410  */
2411 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2412 {
2413         unsigned long flags;
2414         int to_drain, batch;
2415
2416         local_irq_save(flags);
2417         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2418         to_drain = min(pcp->count, batch);
2419         if (to_drain > 0) {
2420                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2421                 pcp->count -= to_drain;
2422         }
2423         local_irq_restore(flags);
2424 }
2425 #endif
2426
2427 /*
2428  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2429  *
2430  * The processor must either be the current processor and the
2431  * thread pinned to the current processor or a processor that
2432  * is not online.
2433  */
2434 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2435 {
2436         unsigned long flags;
2437         struct per_cpu_pageset *pset;
2438         struct per_cpu_pages *pcp;
2439
2440         local_irq_save(flags);
2441         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2442
2443         pcp = &pset->pcp;
2444         if (pcp->count) {
2445                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2446                 pcp->count = 0;
2447         }
2448         local_irq_restore(flags);
2449 }
2450
2451 /*
2452  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2453  *
2454  * The processor must either be the current processor and the
2455  * thread pinned to the current processor or a processor that
2456  * is not online.
2457  */
2458 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2459 {
2460         struct zone *zone;
2461
2462         for_each_populated_zone(zone) {
2463                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2464         }
2465 }
2466
2467 /*
2468  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2469  *
2470  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2471  * the single zone's pages.
2472  */
2473 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2474 {
2475         int cpu = smp_processor_id();
2476
2477         if (zone)
2478                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2479         else
2480                 drain_pages(cpu);
2481 }
2482
2483 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2484 {
2485         /*
2486          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2487          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2488          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2489          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2490          * a different one.
2491          */
2492         preempt_disable();
2493         drain_local_pages(NULL);
2494         preempt_enable();
2495 }
2496
2497 /*
2498  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2499  *
2500  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2501  *
2502  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2503  */
2504 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2505 {
2506         int cpu;
2507
2508         /*
2509          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2510          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2511          */
2512         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2513
2514         /*
2515          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2516          * initialized.
2517          */
2518         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2519                 return;
2520
2521         /*
2522          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2523          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2524          * the drain to be complete when the call returns.
2525          */
2526         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2527                 if (!zone)
2528                         return;
2529                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2530         }
2531
2532         /*
2533          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2534          * as offline notification will cause the notified
2535          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2536          * disables preemption as part of its processing
2537          */
2538         for_each_online_cpu(cpu) {
2539                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2540                 struct zone *z;
2541                 bool has_pcps = false;
2542
2543                 if (zone) {
2544                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2545                         if (pcp->pcp.count)
2546                                 has_pcps = true;
2547                 } else {
2548                         for_each_populated_zone(z) {
2549                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2550                                 if (pcp->pcp.count) {
2551                                         has_pcps = true;
2552                                         break;
2553                                 }
2554                         }
2555                 }
2556
2557                 if (has_pcps)
2558                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2559                 else
2560                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2561         }
2562
2563         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2564                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2565                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2566                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2567         }
2568         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2569                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2570
2571         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2572 }
2573
2574 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2575
2576 /*
2577  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2578  */
2579 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2580
2581 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2582 {
2583         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2584         unsigned long flags;
2585         unsigned int order, t;
2586         struct page *page;
2587
2588         if (zone_is_empty(zone))
2589                 return;
2590
2591         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2592
2593         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2594         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2595                 if (pfn_valid(pfn)) {
2596                         page = pfn_to_page(pfn);
2597
2598                         if (!--page_count) {
2599                                 touch_nmi_watchdog();
2600                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2601                         }
2602
2603                         if (page_zone(page) != zone)
2604                                 continue;
2605
2606                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2607                                 swsusp_unset_page_free(page);
2608                 }
2609
2610         for_each_migratetype_order(order, t) {
2611                 list_for_each_entry(page,
2612                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2613                         unsigned long i;
2614
2615                         pfn = page_to_pfn(page);
2616                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2617                                 if (!--page_count) {
2618                                         touch_nmi_watchdog();
2619                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2620                                 }
2621                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2622                         }
2623                 }
2624         }
2625         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2626 }
2627 #endif /* CONFIG_PM */
2628
2629 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2630 {
2631         int migratetype;
2632
2633         if (!free_pcp_prepare(page))
2634                 return false;
2635
2636         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2637         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2638         return true;
2639 }
2640
2641 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2642 {
2643         struct zone *zone = page_zone(page);
2644         struct per_cpu_pages *pcp;
2645         int migratetype;
2646
2647         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2648         __count_vm_event(PGFREE);
2649
2650         /*
2651          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2652          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2653          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2654          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2655          * excessively into the page allocator
2656          */
2657         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2658                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2659                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2660                         return;
2661                 }
2662                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2663         }
2664
2665         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2666         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2667         pcp->count++;
2668         if (pcp->count >= pcp->high) {
2669                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2670                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2671                 pcp->count -= batch;
2672         }
2673 }
2674
2675 /*
2676  * Free a 0-order page
2677  */
2678 void free_unref_page(struct page *page)
2679 {
2680         unsigned long flags;
2681         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2682
2683         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2684                 return;
2685
2686         local_irq_save(flags);
2687         free_unref_page_commit(page, pfn);
2688         local_irq_restore(flags);
2689 }
2690
2691 /*
2692  * Free a list of 0-order pages
2693  */
2694 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2695 {
2696         struct page *page, *next;
2697         unsigned long flags, pfn;
2698         int batch_count = 0;
2699
2700         /* Prepare pages for freeing */
2701         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2702                 pfn = page_to_pfn(page);
2703                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2704                         list_del(&page->lru);
2705                 set_page_private(page, pfn);
2706         }
2707
2708         local_irq_save(flags);
2709         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2710                 unsigned long pfn = page_private(page);
2711
2712                 set_page_private(page, 0);
2713                 trace_mm_page_free_batched(page);
2714                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2715
2716                 /*
2717                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
2718                  * a large list of pages to free.
2719                  */
2720                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
2721                         local_irq_restore(flags);
2722                         batch_count = 0;
2723                         local_irq_save(flags);
2724                 }
2725         }
2726         local_irq_restore(flags);
2727 }
2728
2729 /*
2730  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2731  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2732  * Each sub-page must be freed individually.
2733  *
2734  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2735  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2736  */
2737 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2738 {
2739         int i;
2740
2741         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2742         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2743
2744         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2745                 set_page_refcounted(page + i);
2746         split_page_owner(page, order);
2747 }
2748 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2749
2750 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2751 {
2752         unsigned long watermark;
2753         struct zone *zone;
2754         int mt;
2755
2756         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2757
2758         zone = page_zone(page);
2759         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2760
2761         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2762                 /*
2763                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2764                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2765                  * watermark, because we already know our high-order page
2766                  * exists.
2767                  */
2768                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2769                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2770                         return 0;
2771
2772                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2773         }
2774
2775         /* Remove page from free list */
2776         list_del(&page->lru);
2777         zone->free_area[order].nr_free--;
2778         rmv_page_order(page);
2779
2780         /*
2781          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2782          * pageblock
2783          */
2784         if (order >= pageblock_order - 1) {
2785                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2786                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2787                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2788                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2789                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2790                                 set_pageblock_migratetype(page,
2791                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2792                 }
2793         }
2794
2795
2796         return 1UL << order;
2797 }
2798
2799 /*
2800  * Update NUMA hit/miss statistics
2801  *
2802  * Must be called with interrupts disabled.
2803  */
2804 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2805 {
2806 #ifdef CONFIG_NUMA
2807         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2808
2809         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
2810         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
2811                 return;
2812
2813         if (z->node != numa_node_id())
2814                 local_stat = NUMA_OTHER;
2815
2816         if (z->node == preferred_zone->node)
2817                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
2818         else {
2819                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
2820                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2821         }
2822         __inc_numa_state(z, local_stat);
2823 #endif
2824 }
2825
2826 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2827 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2828                         struct per_cpu_pages *pcp,
2829                         struct list_head *list)
2830 {
2831         struct page *page;
2832
2833         do {
2834                 if (list_empty(list)) {
2835                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2836                                         pcp->batch, list,
2837                                         migratetype);
2838                         if (unlikely(list_empty(list)))
2839                                 return NULL;
2840                 }
2841
2842                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2843                 list_del(&page->lru);
2844                 pcp->count--;
2845         } while (check_new_pcp(page));
2846
2847         return page;
2848 }
2849
2850 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2851 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2852                         struct zone *zone, unsigned int order,
2853                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2854 {
2855         struct per_cpu_pages *pcp;
2856         struct list_head *list;
2857         struct page *page;
2858         unsigned long flags;
2859
2860         local_irq_save(flags);
2861         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2862         list = &pcp->lists[migratetype];
2863         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, pcp, list);
2864         if (page) {
2865                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2866                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2867         }
2868         local_irq_restore(flags);
2869         return page;
2870 }
2871
2872 /*
2873  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2874  */
2875 static inline
2876 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2877                         struct zone *zone, unsigned int order,
2878                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2879                         int migratetype)
2880 {
2881         unsigned long flags;
2882         struct page *page;
2883
2884         if (likely(order == 0)) {
2885                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2886                                 gfp_flags, migratetype);
2887                 goto out;
2888         }
2889
2890         /*
2891          * We most definitely don't want callers attempting to
2892          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2893          */
2894         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2895         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2896
2897         do {
2898                 page = NULL;
2899                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2900                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2901                         if (page)
2902                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2903                 }
2904                 if (!page)
2905                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2906         } while (page && check_new_pages(page, order));
2907         spin_unlock(&zone->lock);
2908         if (!page)
2909                 goto failed;
2910         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2911                                   get_pcppage_migratetype(page));
2912
2913         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2914         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2915         local_irq_restore(flags);
2916
2917 out:
2918         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2919         return page;
2920
2921 failed:
2922         local_irq_restore(flags);
2923         return NULL;
2924 }
2925
2926 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2927
2928 static struct {
2929         struct fault_attr attr;
2930
2931         bool ignore_gfp_highmem;
2932         bool ignore_gfp_reclaim;
2933         u32 min_order;
2934 } fail_page_alloc = {
2935         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2936         .ignore_gfp_reclaim = true,
2937         .ignore_gfp_highmem = true,
2938         .min_order = 1,
2939 };
2940
2941 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2942 {
2943         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2944 }
2945 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2946
2947 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2948 {
2949         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2950                 return false;
2951         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2952                 return false;
2953         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2954                 return false;
2955         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2956                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2957                 return false;
2958
2959         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2960 }
2961
2962 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2963
2964 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2965 {
2966         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2967         struct dentry *dir;
2968
2969         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2970                                         &fail_page_alloc.attr);
2971         if (IS_ERR(dir))
2972                 return PTR_ERR(dir);
2973
2974         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2975                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2976                 goto fail;
2977         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2978                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2979                 goto fail;
2980         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2981                                 &fail_page_alloc.min_order))
2982                 goto fail;
2983
2984         return 0;
2985 fail:
2986         debugfs_remove_recursive(dir);
2987
2988         return -ENOMEM;
2989 }
2990
2991 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2992
2993 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2994
2995 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2996
2997 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2998 {
2999         return false;
3000 }
3001
3002 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3003
3004 /*
3005  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3006  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3007  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3008  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3009  */
3010 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3011                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3012                          long free_pages)
3013 {
3014         long min = mark;
3015         int o;
3016         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3017
3018         /* free_pages may go negative - that's OK */
3019         free_pages -= (1 << order) - 1;
3020
3021         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3022                 min -= min / 2;
3023
3024         /*
3025          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3026          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3027          * atomic reserve but it avoids a search.
3028          */
3029         if (likely(!alloc_harder)) {
3030                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3031         } else {
3032                 /*
3033                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3034                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3035                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3036                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3037                  */
3038                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3039                         min -= min / 2;
3040                 else
3041                         min -= min / 4;
3042         }
3043
3044
3045 #ifdef CONFIG_CMA
3046         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3047         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3048                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3049 #endif
3050
3051         /*
3052          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3053          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3054          * even if a suitable page happened to be free.
3055          */
3056         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3057                 return false;
3058
3059         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3060         if (!order)
3061                 return true;
3062
3063         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3064         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3065                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3066                 int mt;
3067
3068                 if (!area->nr_free)
3069                         continue;
3070
3071                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3072                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3073                                 return true;
3074                 }
3075
3076 #ifdef CONFIG_CMA
3077                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3078                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3079                         return true;
3080                 }
3081 #endif
3082                 if (alloc_harder &&
3083                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3084                         return true;
3085         }
3086         return false;
3087 }
3088
3089 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3090                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3091 {
3092         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3093                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3094 }
3095
3096 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3097                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3098 {
3099         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3100         long cma_pages = 0;
3101
3102 #ifdef CONFIG_CMA
3103         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3104         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3105                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3106 #endif
3107
3108         /*
3109          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3110          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3111          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3112          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3113          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3114          */
3115         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3116                 return true;
3117
3118         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3119                                         free_pages);
3120 }
3121
3122 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3123                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3124 {
3125         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3126
3127         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3128                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3129
3130         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3131                                                                 free_pages);
3132 }
3133
3134 #ifdef CONFIG_NUMA
3135 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3136 {
3137         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3138                                 RECLAIM_DISTANCE;
3139 }
3140 #else   /* CONFIG_NUMA */
3141 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3142 {
3143         return true;
3144 }
3145 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3146
3147 /*
3148  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3149  * a page.
3150  */
3151 static struct page *
3152 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3153                                                 const struct alloc_context *ac)
3154 {
3155         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3156         struct zone *zone;
3157         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3158
3159         /*
3160          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3161          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3162          */
3163         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3164                                                                 ac->nodemask) {
3165                 struct page *page;
3166                 unsigned long mark;
3167
3168                 if (cpusets_enabled() &&
3169                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3170                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3171                                 continue;
3172                 /*
3173                  * When allocating a page cache page for writing, we
3174                  * want to get it from a node that is within its dirty
3175                  * limit, such that no single node holds more than its
3176                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3177                  * The dirty limits take into account the node's
3178                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3179                  * should be able to balance it without having to
3180                  * write pages from its LRU list.
3181                  *
3182                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3183                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3184                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3185                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3186                  * nodes are together not big enough to reach the
3187                  * global limit.  The proper fix for these situations
3188                  * will require awareness of nodes in the
3189                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3190                  */
3191                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3192                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3193                                 continue;
3194
3195                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3196                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3197                                 continue;
3198                         }
3199                 }
3200
3201                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3202                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3203                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3204                         int ret;
3205
3206                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3207                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3208                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3209                                 goto try_this_zone;
3210
3211                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3212                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3213                                 continue;
3214
3215                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3216                         switch (ret) {
3217                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3218                                 /* did not scan */
3219                                 continue;
3220                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3221                                 /* scanned but unreclaimable */
3222                                 continue;
3223                         default:
3224                                 /* did we reclaim enough */
3225                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3226                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3227                                         goto try_this_zone;
3228
3229                                 continue;
3230                         }
3231                 }
3232
3233 try_this_zone:
3234                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3235                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3236                 if (page) {
3237                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3238
3239                         /*
3240                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3241                          * if the pageblock should be reserved for the future
3242                          */
3243                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3244                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3245
3246                         return page;
3247                 }
3248         }
3249
3250         return NULL;
3251 }
3252
3253 /*
3254  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3255  * meminfo in irq context.
3256  */
3257 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3258 {
3259         bool ret = false;
3260
3261 #if NODES_SHIFT > 8
3262         ret = in_interrupt();
3263 #endif
3264         return ret;
3265 }
3266
3267 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3268 {
3269         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3270         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3271
3272         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3273                 return;
3274
3275         /*
3276          * This documents exceptions given to allocations in certain
3277          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3278          * of allowed nodes.
3279          */
3280         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3281                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3282                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3283                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3284         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3285                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3286
3287         show_mem(filter, nodemask);
3288 }
3289
3290 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3291 {
3292         struct va_format vaf;
3293         va_list args;
3294         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3295                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3296
3297         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3298                 return;
3299
3300         va_start(args, fmt);
3301         vaf.fmt = fmt;
3302         vaf.va = &args;
3303         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl\n",
3304                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3305                         nodemask_pr_args(nodemask));
3306         va_end(args);
3307
3308         cpuset_print_current_mems_allowed();
3309
3310         dump_stack();
3311         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3312 }
3313
3314 static inline struct page *
3315 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3316                               unsigned int alloc_flags,
3317                               const struct alloc_context *ac)
3318 {
3319         struct page *page;
3320
3321         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3322                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3323         /*
3324          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3325          * are depleted
3326          */
3327         if (!page)
3328                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3329                                 alloc_flags, ac);
3330
3331         return page;
3332 }
3333
3334 static inline struct page *
3335 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3336         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3337 {
3338         struct oom_control oc = {
3339                 .zonelist = ac->zonelist,
3340                 .nodemask = ac->nodemask,
3341                 .memcg = NULL,
3342                 .gfp_mask = gfp_mask,
3343                 .order = order,
3344         };
3345         struct page *page;
3346
3347         *did_some_progress = 0;
3348
3349         /*
3350          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3351          * making progress for us.
3352          */
3353         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3354                 *did_some_progress = 1;
3355                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3356                 return NULL;
3357         }
3358
3359         /*
3360          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3361          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3362          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3363          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3364          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3365          */
3366         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3367                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3368                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3369         if (page)
3370                 goto out;
3371
3372         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3373         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3374                 goto out;
3375         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3376         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3377                 goto out;
3378         /*
3379          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3380          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3381          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3382          * fallback than shooting a random task.
3383          */
3384         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3385                 goto out;
3386         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3387         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3388                 goto out;
3389         if (pm_suspended_storage())
3390                 goto out;
3391         /*
3392          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3393          * other request to make a forward progress.
3394          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3395          * do much for this context but let's try it to at least get
3396          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3397          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3398          * failures more gracefully we should just bail out here.
3399          */
3400
3401         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3402         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3403                 goto out;
3404
3405         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3406         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3407                 *did_some_progress = 1;
3408
3409                 /*
3410                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3411                  * reserves
3412                  */
3413                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3414                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3415                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3416         }
3417 out:
3418         mutex_unlock(&oom_lock);
3419         return page;
3420 }
3421
3422 /*
3423  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3424  * killer is consider as the only way to move forward.
3425  */
3426 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3427
3428 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3429 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3430 static struct page *
3431 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3432                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3433                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3434 {
3435         struct page *page;
3436         unsigned int noreclaim_flag;
3437
3438         if (!order)
3439                 return NULL;
3440
3441         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3442         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3443                                                                         prio);
3444         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3445
3446         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3447                 return NULL;
3448
3449         /*
3450          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3451          * count a compaction stall
3452          */
3453         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3454
3455         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3456
3457         if (page) {
3458                 struct zone *zone = page_zone(page);
3459
3460                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3461                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3462                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3463                 return page;
3464         }
3465
3466         /*
3467          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3468          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3469          */
3470         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3471
3472         cond_resched();
3473
3474         return NULL;
3475 }
3476
3477 static inline bool
3478 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3479                      enum compact_result compact_result,
3480                      enum compact_priority *compact_priority,
3481                      int *compaction_retries)
3482 {
3483         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3484         int min_priority;
3485         bool ret = false;
3486         int retries = *compaction_retries;
3487         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3488
3489         if (!order)
3490                 return false;
3491
3492         if (compaction_made_progress(compact_result))
3493                 (*compaction_retries)++;
3494
3495         /*
3496          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3497          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3498          * failure could be caused by insufficient priority
3499          */
3500         if (compaction_failed(compact_result))
3501                 goto check_priority;
3502
3503         /*
3504          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3505          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3506          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3507          * compaction.
3508          */
3509         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3510                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3511                 goto out;
3512         }
3513
3514         /*
3515          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3516          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3517          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3518          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3519          * would need much more detailed feedback from compaction to
3520          * make a better decision.
3521          */
3522         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3523                 max_retries /= 4;
3524         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3525                 ret = true;
3526                 goto out;
3527         }
3528
3529         /*
3530          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3531          * all retries or failed at the lower priorities.
3532          */
3533 check_priority:
3534         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3535                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3536
3537         if (*compact_priority > min_priority) {
3538                 (*compact_priority)--;
3539                 *compaction_retries = 0;
3540                 ret = true;
3541         }
3542 out:
3543         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3544         return ret;
3545 }
3546 #else
3547 static inline struct page *
3548 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3549                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3550                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3551 {
3552         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3553         return NULL;
3554 }
3555
3556 static inline bool
3557 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3558                      enum compact_result compact_result,
3559                      enum compact_priority *compact_priority,
3560                      int *compaction_retries)
3561 {
3562         struct zone *zone;
3563         struct zoneref *z;
3564
3565         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3566                 return false;
3567
3568         /*
3569          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3570          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3571          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3572          * watermarks are OK.
3573          */
3574         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3575                                         ac->nodemask) {
3576                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3577                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3578                         return true;
3579         }
3580         return false;
3581 }
3582 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3583
3584 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3585 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3586         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3587
3588 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3589 {
3590         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3591
3592         /* no reclaim without waiting on it */
3593         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3594                 return false;
3595
3596         /* this guy won't enter reclaim */
3597         if ((current->flags & PF_MEMALLOC) && !(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3598                 return false;
3599
3600         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3601         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3602                 return false;
3603
3604         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3605                 return false;
3606
3607         return true;
3608 }
3609
3610 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3611 {
3612         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3613                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3614 }
3615 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3616
3617 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3618 {
3619         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3620                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3621 }
3622 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3623 #endif
3624
3625 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3626 static int
3627 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3628                                         const struct alloc_context *ac)
3629 {
3630         struct reclaim_state reclaim_state;
3631         int progress;
3632         unsigned int noreclaim_flag;
3633
3634         cond_resched();
3635
3636         /* We now go into synchronous reclaim */
3637         cpuset_memory_pressure_bump();
3638         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3639         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3640         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3641         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3642
3643         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3644                                                                 ac->nodemask);
3645
3646         current->reclaim_state = NULL;
3647         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3648         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3649
3650         cond_resched();
3651
3652         return progress;
3653 }
3654
3655 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3656 static inline struct page *
3657 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3658                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3659                 unsigned long *did_some_progress)
3660 {
3661         struct page *page = NULL;
3662         bool drained = false;
3663
3664         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3665         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3666                 return NULL;
3667
3668 retry:
3669         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3670
3671         /*
3672          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3673          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3674          * Shrink them them and try again
3675          */
3676         if (!page && !drained) {
3677                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3678                 drain_all_pages(NULL);
3679                 drained = true;
3680                 goto retry;
3681         }
3682
3683         return page;
3684 }
3685
3686 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3687 {
3688         struct zoneref *z;
3689         struct zone *zone;
3690         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3691
3692         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3693                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3694                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3695                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3696                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3697         }
3698 }
3699
3700 static inline unsigned int
3701 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3702 {
3703         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3704
3705         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3706         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3707
3708         /*
3709          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3710          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3711          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3712          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3713          */
3714         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3715
3716         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3717                 /*
3718                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3719                  * if it can't schedule.
3720                  */
3721                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3722                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3723                 /*
3724                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3725                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3726                  */
3727                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3728         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3729                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3730
3731 #ifdef CONFIG_CMA
3732         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3733                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3734 #endif
3735         return alloc_flags;
3736 }
3737
3738 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
3739 {
3740         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
3741                 return false;
3742
3743         /*
3744          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
3745          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
3746          */
3747         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3748                 return false;
3749
3750         return true;
3751 }
3752
3753 /*
3754  * Distinguish requests which really need access to full memory
3755  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
3756  */
3757 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3758 {
3759         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3760                 return 0;
3761         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3762                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3763         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3764                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3765         if (!in_interrupt()) {
3766                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3767                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3768                 else if (oom_reserves_allowed(current))
3769                         return ALLOC_OOM;
3770         }
3771
3772         return 0;
3773 }
3774
3775 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3776 {
3777         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3778 }
3779
3780 /*
3781  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3782  * for the given allocation request.
3783  *
3784  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3785  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3786  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3787  *
3788  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3789  */
3790 static inline bool
3791 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3792                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3793                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3794 {
3795         struct zone *zone;
3796         struct zoneref *z;
3797
3798         /*
3799          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3800          * their order will become available due to high fragmentation so
3801          * always increment the no progress counter for them
3802          */
3803         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3804                 *no_progress_loops = 0;
3805         else
3806                 (*no_progress_loops)++;
3807
3808         /*
3809          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3810          * several times in the row.
3811          */
3812         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3813                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3814                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3815         }
3816
3817         /*
3818          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3819          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3820          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3821          * screwed and have to go OOM.
3822          */
3823         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3824                                         ac->nodemask) {
3825                 unsigned long available;
3826                 unsigned long reclaimable;
3827                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3828                 bool wmark;
3829
3830                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3831                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3832
3833                 /*
3834                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3835                  * reclaimable pages?
3836                  */
3837                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3838                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3839                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3840                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3841                 if (wmark) {
3842                         /*
3843                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3844                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3845                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3846                          * prevent from pre mature OOM
3847                          */
3848                         if (!did_some_progress) {
3849                                 unsigned long write_pending;
3850
3851                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3852                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3853
3854                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3855                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3856                                         return true;
3857                                 }
3858                         }
3859
3860                         /*
3861                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3862                          * context and the current implementation of the WQ
3863                          * concurrency control doesn't recognize that
3864                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3865                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3866                          * do a short sleep here rather than calling
3867                          * cond_resched().
3868                          */
3869                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3870                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3871                         else
3872                                 cond_resched();
3873
3874                         return true;
3875                 }
3876         }
3877
3878         return false;
3879 }
3880
3881 static inline bool
3882 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3883 {
3884         /*
3885          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3886          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3887          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3888          * such a way the check therein was true, and then it became false
3889          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3890          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3891          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3892          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3893          * caller can deal with a violated nodemask.
3894          */
3895         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3896                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3897                 ac->nodemask = NULL;
3898                 return true;
3899         }
3900
3901         /*
3902          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3903          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3904          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3905          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3906          * retry.
3907          */
3908         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3909                 return true;
3910
3911         return false;
3912 }
3913
3914 static inline struct page *
3915 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3916                                                 struct alloc_context *ac)
3917 {
3918         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3919         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3920         struct page *page = NULL;
3921         unsigned int alloc_flags;
3922         unsigned long did_some_progress;
3923         enum compact_priority compact_priority;
3924         enum compact_result compact_result;
3925         int compaction_retries;
3926         int no_progress_loops;
3927         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3928         int reserve_flags;
3929
3930         /*
3931          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3932          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3933          * be using allocators in order of preference for an area that is
3934          * too large.
3935          */
3936         if (order >= MAX_ORDER) {
3937                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3938                 return NULL;
3939         }
3940
3941         /*
3942          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3943          * callers that are not in atomic context.
3944          */
3945         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3946                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3947                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3948
3949 retry_cpuset:
3950         compaction_retries = 0;
3951         no_progress_loops = 0;
3952         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3953         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3954
3955         /*
3956          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3957          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3958          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3959          */
3960         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3961
3962         /*
3963          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3964          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3965          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3966          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3967          */
3968         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3969                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3970         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3971                 goto nopage;
3972
3973         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3974                 wake_all_kswapds(order, ac);
3975
3976         /*
3977          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3978          * that first
3979          */
3980         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3981         if (page)
3982                 goto got_pg;
3983
3984         /*
3985          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3986          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3987          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3988          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3989          * same migratetype.
3990          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3991          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3992          */
3993         if (can_direct_reclaim &&
3994                         (costly_order ||
3995                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3996                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3997                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3998                                                 alloc_flags, ac,
3999                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4000                                                 &compact_result);
4001                 if (page)
4002                         goto got_pg;
4003
4004                 /*
4005                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4006                  * includes THP page fault allocations
4007                  */
4008                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4009                         /*
4010                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4011                          * it is because sync compaction recently failed. If
4012                          * this is the case and the caller requested a THP
4013                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4014                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4015                          * direct reclaim.
4016                          */
4017                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4018                                 goto nopage;
4019
4020                         /*
4021                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4022                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4023                          * using async compaction.
4024                          */
4025                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4026                 }
4027         }
4028
4029 retry:
4030         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4031         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4032                 wake_all_kswapds(order, ac);
4033
4034         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4035         if (reserve_flags)
4036                 alloc_flags = reserve_flags;
4037
4038         /*
4039          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
4040          * These allocations are high priority and system rather than user
4041          * orientated.
4042          */
4043         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4044                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
4045                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4046                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4047         }
4048
4049         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4050         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4051         if (page)
4052                 goto got_pg;
4053
4054         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4055         if (!can_direct_reclaim)
4056                 goto nopage;
4057
4058         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4059         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4060                 goto nopage;
4061
4062         /* Try direct reclaim and then allocating */
4063         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4064                                                         &did_some_progress);
4065         if (page)
4066                 goto got_pg;
4067
4068         /* Try direct compaction and then allocating */
4069         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4070                                         compact_priority, &compact_result);
4071         if (page)
4072                 goto got_pg;
4073
4074         /* Do not loop if specifically requested */
4075         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4076                 goto nopage;
4077
4078         /*
4079          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4080          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4081          */
4082         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4083                 goto nopage;
4084
4085         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4086                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4087                 goto retry;
4088
4089         /*
4090          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4091          * reclaim is not able to make any progress because the current
4092          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4093          * of free memory (see __compaction_suitable)
4094          */
4095         if (did_some_progress > 0 &&
4096                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4097                                 compact_result, &compact_priority,
4098                                 &compaction_retries))
4099                 goto retry;
4100
4101
4102         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4103         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4104                 goto retry_cpuset;
4105
4106         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4107         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4108         if (page)
4109                 goto got_pg;
4110
4111         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4112         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4113             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4114              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4115                 goto nopage;
4116
4117         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4118         if (did_some_progress) {
4119                 no_progress_loops = 0;
4120                 goto retry;
4121         }
4122
4123 nopage:
4124         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4125         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4126                 goto retry_cpuset;
4127
4128         /*
4129          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4130          * we always retry
4131          */
4132         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4133                 /*
4134                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4135                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4136                  */
4137                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4138                         goto fail;
4139
4140                 /*
4141                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4142                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4143                  * for somebody to do a work for us
4144                  */
4145                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4146
4147                 /*
4148                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4149                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4150                  * so that we can identify them and convert them to something
4151                  * else.
4152                  */
4153                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4154
4155                 /*
4156                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4157                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4158                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4159                  * the situation worse
4160                  */
4161                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4162                 if (page)
4163                         goto got_pg;
4164
4165                 cond_resched();
4166                 goto retry;
4167         }
4168 fail:
4169         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4170                         "page allocation failure: order:%u", order);
4171 got_pg:
4172         return page;
4173 }
4174
4175 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4176                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4177                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4178                 unsigned int *alloc_flags)
4179 {
4180         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4181         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4182         ac->nodemask = nodemask;
4183         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4184
4185         if (cpusets_enabled()) {
4186                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4187                 if (!ac->nodemask)
4188                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4189                 else
4190                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4191         }
4192
4193         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4194         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4195
4196         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4197
4198         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4199                 return false;
4200
4201         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4202                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4203
4204         return true;
4205 }
4206
4207 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4208 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4209                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4210 {
4211         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4212         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4213
4214         /*
4215          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4216          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4217          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4218          */
4219         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4220                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4221 }
4222
4223 /*
4224  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4225  */
4226 struct page *
4227 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4228                                                         nodemask_t *nodemask)
4229 {
4230         struct page *page;
4231         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4232         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4233         struct alloc_context ac = { };
4234
4235         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4236         alloc_mask = gfp_mask;
4237         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4238                 return NULL;
4239
4240         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4241
4242         /* First allocation attempt */
4243         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4244         if (likely(page))
4245                 goto out;
4246
4247         /*
4248          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4249          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4250          * from a particular context which has been marked by
4251          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4252          */
4253         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4254         ac.spread_dirty_pages = false;
4255
4256         /*
4257          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4258          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4259          */
4260         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4261                 ac.nodemask = nodemask;
4262
4263         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4264
4265 out:
4266         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4267             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4268                 __free_pages(page, order);
4269                 page = NULL;
4270         }
4271
4272         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4273
4274         return page;
4275 }
4276 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4277
4278 /*
4279  * Common helper functions.
4280  */
4281 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4282 {
4283         struct page *page;
4284
4285         /*
4286          * __get_free_pages() returns a virtual address, which cannot represent
4287          * a highmem page
4288          */
4289         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4290
4291         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4292         if (!page)
4293                 return 0;
4294         return (unsigned long) page_address(page);
4295 }
4296 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4297
4298 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4299 {
4300         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4301 }
4302 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4303
4304 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4305 {
4306         if (put_page_testzero(page)) {
4307                 if (order == 0)
4308                         free_unref_page(page);
4309                 else
4310                         __free_pages_ok(page, order);
4311         }
4312 }
4313
4314 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4315
4316 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4317 {
4318         if (addr != 0) {
4319                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4320                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4321         }
4322 }
4323
4324 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4325
4326 /*
4327  * Page Fragment:
4328  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4329  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4330  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4331  *
4332  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4333  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4334  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4335  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4336  */
4337 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4338                                              gfp_t gfp_mask)
4339 {
4340         struct page *page = NULL;
4341         gfp_t gfp = gfp_mask;
4342
4343 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4344         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4345                     __GFP_NOMEMALLOC;
4346         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4347                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4348         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4349 #endif
4350         if (unlikely(!page))
4351                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4352
4353         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4354
4355         return page;
4356 }
4357
4358 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4359 {
4360         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4361
4362         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4363                 unsigned int order = compound_order(page);
4364
4365                 if (order == 0)
4366                         free_unref_page(page);
4367                 else
4368                         __free_pages_ok(page, order);
4369         }
4370 }
4371 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4372
4373 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4374                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4375 {
4376         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4377         struct page *page;
4378         int offset;
4379
4380         if (unlikely(!nc->va)) {
4381 refill:
4382                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4383                 if (!page)
4384                         return NULL;
4385
4386 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4387                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4388                 size = nc->size;
4389 #endif
4390                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4391                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4392                  */
4393                 page_ref_add(page, size - 1);
4394
4395                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4396                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4397                 nc->pagecnt_bias = size;
4398                 nc->offset = size;
4399         }
4400
4401         offset = nc->offset - fragsz;
4402         if (unlikely(offset < 0)) {
4403                 page = virt_to_page(nc->va);
4404
4405                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4406                         goto refill;
4407
4408 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4409                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4410                 size = nc->size;
4411 #endif
4412                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4413                 set_page_count(page, size);
4414
4415                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4416                 nc->pagecnt_bias = size;
4417                 offset = size - fragsz;
4418         }
4419
4420         nc->pagecnt_bias--;
4421         nc->offset = offset;
4422
4423         return nc->va + offset;
4424 }
4425 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4426
4427 /*
4428  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4429  */
4430 void page_frag_free(void *addr)
4431 {
4432         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4433
4434         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4435                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4436 }
4437 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4438
4439 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4440                 size_t size)
4441 {
4442         if (addr) {
4443                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4444                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4445
4446                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4447                 while (used < alloc_end) {
4448                         free_page(used);
4449                         used += PAGE_SIZE;
4450                 }
4451         }
4452         return (void *)addr;
4453 }
4454
4455 /**
4456  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4457  * @size: the number of bytes to allocate
4458  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4459  *
4460  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4461  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4462  * allocate memory in power-of-two pages.
4463  *
4464  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4465  *
4466  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4467  */
4468 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4469 {
4470         unsigned int order = get_order(size);
4471         unsigned long addr;
4472
4473         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4474         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4475 }
4476 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4477
4478 /**
4479  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4480  *                         pages on a node.
4481  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4482  * @size: the number of bytes to allocate
4483  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4484  *
4485  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4486  * back.
4487  */
4488 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4489 {
4490         unsigned int order = get_order(size);
4491         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4492         if (!p)
4493                 return NULL;
4494         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4495 }
4496
4497 /**
4498  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4499  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4500  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4501  *
4502  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4503  */
4504 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4505 {
4506         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4507         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4508
4509         while (addr < end) {
4510                 free_page(addr);
4511                 addr += PAGE_SIZE;
4512         }
4513 }
4514 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4515
4516 /**
4517  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4518  * @offset: The zone index of the highest zone
4519  *
4520  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4521  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4522  * zone, the number of pages is calculated as:
4523  *
4524  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4525  */
4526 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4527 {
4528         struct zoneref *z;
4529         struct zone *zone;
4530
4531         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4532         unsigned long sum = 0;
4533
4534         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4535
4536         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4537                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4538                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4539                 if (size > high)
4540                         sum += size - high;
4541         }
4542
4543         return sum;
4544 }
4545
4546 /**
4547  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4548  *
4549  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4550  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4551  */
4552 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4553 {
4554         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4555 }
4556 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4557
4558 /**
4559  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4560  *
4561  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4562  * high watermark within all zones.
4563  */
4564 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4565 {
4566         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4567 }
4568
4569 static inline void show_node(struct zone *zone)
4570 {
4571         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4572                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4573 }
4574
4575 long si_mem_available(void)
4576 {
4577         long available;
4578         unsigned long pagecache;
4579         unsigned long wmark_low = 0;
4580         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4581         struct zone *zone;
4582         int lru;
4583
4584         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4585                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4586
4587         for_each_zone(zone)
4588                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4589
4590         /*
4591          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4592          * without causing swapping.
4593          */
4594         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4595
4596         /*
4597          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4598          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4599          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4600          */
4601         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4602         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4603         available += pagecache;
4604
4605         /*
4606          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4607          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4608          */
4609         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4610                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4611                          wmark_low);
4612
4613         if (available < 0)
4614                 available = 0;
4615         return available;
4616 }
4617 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4618
4619 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4620 {
4621         val->totalram = totalram_pages;
4622         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4623         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4624         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4625         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4626         val->freehigh = nr_free_highpages();
4627         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4628 }
4629
4630 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4631
4632 #ifdef CONFIG_NUMA
4633 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4634 {
4635         int zone_type;          /* needs to be signed */
4636         unsigned long managed_pages = 0;
4637         unsigned long managed_highpages = 0;
4638         unsigned long free_highpages = 0;
4639         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4640
4641         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4642                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4643         val->totalram = managed_pages;
4644         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4645         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4646 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4647         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4648                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4649
4650                 if (is_highmem(zone)) {
4651                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4652                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4653                 }
4654         }
4655         val->totalhigh = managed_highpages;
4656         val->freehigh = free_highpages;
4657 #else
4658         val->totalhigh = managed_highpages;
4659         val->freehigh = free_highpages;
4660 #endif
4661         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4662 }
4663 #endif
4664
4665 /*
4666  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4667  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4668  */
4669 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4670 {
4671         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4672                 return false;
4673
4674         /*
4675          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4676          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4677          * have to be precise here.
4678          */
4679         if (!nodemask)
4680                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4681
4682         return !node_isset(nid, *nodemask);
4683 }
4684
4685 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4686
4687 static void show_migration_types(unsigned char type)
4688 {
4689         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4690                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4691                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4692                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4693                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4694 #ifdef CONFIG_CMA
4695                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4696 #endif
4697 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4698                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4699 #endif
4700         };
4701         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4702         char *p = tmp;
4703         int i;
4704
4705         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4706                 if (type & (1 << i))
4707                         *p++ = types[i];
4708         }
4709
4710         *p = '\0';
4711         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4712 }
4713
4714 /*
4715  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4716  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4717  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4718  *
4719  * Bits in @filter:
4720  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4721  *   cpuset.
4722  */
4723 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4724 {
4725         unsigned long free_pcp = 0;
4726         int cpu;
4727         struct zone *zone;
4728         pg_data_t *pgdat;
4729
4730         for_each_populated_zone(zone) {
4731                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4732                         continue;
4733
4734                 for_each_online_cpu(cpu)
4735                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4736         }
4737
4738         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4739                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4740                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4741                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4742                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4743                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4744                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4745                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4746                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4747                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4748                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4749                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4750                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4751                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4752                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4753                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4754                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4755                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4756                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4757                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4758                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
4759                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
4760                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
4761                 free_pcp,
4762                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4763
4764         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4765                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4766                         continue;
4767
4768                 printk("Node %d"
4769                         " active_anon:%lukB"
4770                         " inactive_anon:%lukB"
4771                         " active_file:%lukB"
4772                         " inactive_file:%lukB"
4773                         " unevictable:%lukB"
4774                         " isolated(anon):%lukB"
4775                         " isolated(file):%lukB"
4776                         " mapped:%lukB"
4777                         " dirty:%lukB"
4778                         " writeback:%lukB"
4779                         " shmem:%lukB"
4780 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4781                         " shmem_thp: %lukB"
4782                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4783                         " anon_thp: %lukB"
4784 #endif
4785                         " writeback_tmp:%lukB"
4786                         " unstable:%lukB"
4787                         " all_unreclaimable? %s"
4788                         "\n",
4789                         pgdat->node_id,
4790                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4791                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4792                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4793                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4794                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4795                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4796                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4797                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4798                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4799                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4800                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4801 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4802                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4803                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4804                                         * HPAGE_PMD_NR),
4805                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4806 #endif
4807                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4808                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4809                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4810                                 "yes" : "no");
4811         }
4812
4813         for_each_populated_zone(zone) {
4814                 int i;
4815
4816                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4817                         continue;
4818
4819                 free_pcp = 0;
4820                 for_each_online_cpu(cpu)
4821                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4822
4823                 show_node(zone);
4824                 printk(KERN_CONT
4825                         "%s"
4826                         " free:%lukB"
4827                         " min:%lukB"
4828                         " low:%lukB"
4829                         " high:%lukB"
4830                         " active_anon:%lukB"
4831                         " inactive_anon:%lukB"
4832                         " active_file:%lukB"
4833                         " inactive_file:%lukB"
4834                         " unevictable:%lukB"
4835                         " writepending:%lukB"
4836                         " present:%lukB"
4837                         " managed:%lukB"
4838                         " mlocked:%lukB"
4839                         " kernel_stack:%lukB"
4840                         " pagetables:%lukB"
4841                         " bounce:%lukB"
4842                         " free_pcp:%lukB"
4843                         " local_pcp:%ukB"
4844                         " free_cma:%lukB"
4845                         "\n",
4846                         zone->name,
4847                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4848                         K(min_wmark_pages(zone)),
4849                         K(low_wmark_pages(zone)),
4850                         K(high_wmark_pages(zone)),
4851                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4852                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4853                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4854                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4855                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4856                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4857                         K(zone->present_pages),
4858                         K(zone->managed_pages),
4859                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4860                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4861                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4862                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4863                         K(free_pcp),
4864                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4865                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4866                 printk("lowmem_reserve[]:");
4867                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4868                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4869                 printk(KERN_CONT "\n");
4870         }
4871
4872         for_each_populated_zone(zone) {
4873                 unsigned int order;
4874                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4875                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4876
4877                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4878                         continue;
4879                 show_node(zone);
4880                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4881
4882                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4883                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4884                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4885                         int type;
4886
4887                         nr[order] = area->nr_free;
4888                         total += nr[order] << order;
4889
4890                         types[order] = 0;
4891                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4892                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4893                                         types[order] |= 1 << type;
4894                         }
4895                 }
4896                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4897                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4898                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4899                                nr[order], K(1UL) << order);
4900                         if (nr[order])
4901                                 show_migration_types(types[order]);
4902                 }
4903                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4904         }
4905
4906         hugetlb_show_meminfo();
4907
4908         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4909
4910         show_swap_cache_info();
4911 }
4912
4913 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4914 {
4915         zoneref->zone = zone;
4916         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4917 }
4918
4919 /*
4920  * Builds allocation fallback zone lists.
4921  *
4922  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4923  */
4924 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
4925 {
4926         struct zone *zone;
4927         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4928         int nr_zones = 0;
4929
4930         do {
4931                 zone_type--;
4932                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4933                 if (managed_zone(zone)) {
4934                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
4935                         check_highest_zone(zone_type);
4936                 }
4937         } while (zone_type);
4938
4939         return nr_zones;
4940 }
4941
4942 #ifdef CONFIG_NUMA
4943
4944 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4945 {
4946         /*
4947          * We used to support different zonlists modes but they turned
4948          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
4949          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
4950          * not fail it silently
4951          */
4952         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
4953                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4954                 return -EINVAL;
4955         }
4956         return 0;
4957 }
4958
4959 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4960 {
4961         if (!s)
4962                 return 0;
4963
4964         return __parse_numa_zonelist_order(s);
4965 }
4966 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4967
4968 char numa_zonelist_order[] = "Node";
4969
4970 /*
4971  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4972  */
4973 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4974                 void __user *buffer, size_t *length,
4975                 loff_t *ppos)
4976 {
4977         char *str;
4978         int ret;
4979
4980         if (!write)
4981                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4982         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
4983         if (IS_ERR(str))
4984                 return PTR_ERR(str);
4985
4986         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
4987         kfree(str);
4988         return ret;
4989 }
4990
4991
4992 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4993 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4994
4995 /**
4996  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4997  * @node: node whose fallback list we're appending
4998  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4999  *
5000  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
5001  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
5002  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
5003  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5004  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5005  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5006  * on them otherwise.
5007  * It returns -1 if no node is found.
5008  */
5009 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5010 {
5011         int n, val;
5012         int min_val = INT_MAX;
5013         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5014         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5015
5016         /* Use the local node if we haven't already */
5017         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5018                 node_set(node, *used_node_mask);
5019                 return node;
5020         }
5021
5022         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5023
5024                 /* Don't want a node to appear more than once */
5025                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5026                         continue;
5027
5028                 /* Use the distance array to find the distance */
5029                 val = node_distance(node, n);
5030
5031                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5032                 val += (n < node);
5033
5034                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5035                 tmp = cpumask_of_node(n);
5036                 if (!cpumask_empty(tmp))
5037                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5038
5039                 /* Slight preference for less loaded node */
5040                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5041                 val += node_load[n];
5042
5043                 if (val < min_val) {
5044                         min_val = val;
5045                         best_node = n;
5046                 }
5047         }
5048
5049         if (best_node >= 0)
5050                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5051
5052         return best_node;
5053 }
5054
5055
5056 /*
5057  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5058  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5059  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5060  */
5061 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5062                 unsigned nr_nodes)
5063 {
5064         struct zoneref *zonerefs;
5065         int i;
5066
5067         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5068
5069         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5070                 int nr_zones;
5071
5072                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5073
5074                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5075                 zonerefs += nr_zones;
5076         }
5077         zonerefs->zone = NULL;
5078         zonerefs->zone_idx = 0;
5079 }
5080
5081 /*
5082  * Build gfp_thisnode zonelists
5083  */
5084 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5085 {
5086         struct zoneref *zonerefs;
5087         int nr_zones;
5088
5089         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5090         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5091         zonerefs += nr_zones;
5092         zonerefs->zone = NULL;
5093         zonerefs->zone_idx = 0;
5094 }
5095
5096 /*
5097  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5098  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5099  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5100  * may still exist in local DMA zone.
5101  */
5102
5103 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5104 {
5105         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5106         int node, load, nr_nodes = 0;
5107         nodemask_t used_mask;
5108         int local_node, prev_node;
5109
5110         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5111         local_node = pgdat->node_id;
5112         load = nr_online_nodes;
5113         prev_node = local_node;
5114         nodes_clear(used_mask);
5115
5116         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5117         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5118                 /*
5119                  * We don't want to pressure a particular node.
5120                  * So adding penalty to the first node in same
5121                  * distance group to make it round-robin.
5122                  */
5123                 if (node_distance(local_node, node) !=
5124                     node_distance(local_node, prev_node))
5125                         node_load[node] = load;
5126
5127                 node_order[nr_nodes++] = node;
5128                 prev_node = node;
5129                 load--;
5130         }
5131
5132         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5133         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5134 }
5135
5136 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5137 /*
5138  * Return node id of node used for "local" allocations.
5139  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5140  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5141  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5142  */
5143 int local_memory_node(int node)
5144 {
5145         struct zoneref *z;
5146
5147         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5148                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5149                                    NULL);
5150         return z->zone->node;
5151 }
5152 #endif
5153
5154 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5155 static void setup_min_slab_ratio(void);
5156 #else   /* CONFIG_NUMA */
5157
5158 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5159 {
5160         int node, local_node;
5161         struct zoneref *zonerefs;
5162         int nr_zones;
5163
5164         local_node = pgdat->node_id;
5165
5166         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5167         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5168         zonerefs += nr_zones;
5169
5170         /*
5171          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5172          * of all the other nodes.
5173          * We don't want to pressure a particular node, so when
5174          * building the zones for node N, we make sure that the
5175          * zones coming right after the local ones are those from
5176          * node N+1 (modulo N)
5177          */
5178         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5179                 if (!node_online(node))
5180                         continue;
5181                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5182                 zonerefs += nr_zones;
5183         }
5184         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5185                 if (!node_online(node))
5186                         continue;
5187                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5188                 zonerefs += nr_zones;
5189         }
5190
5191         zonerefs->zone = NULL;
5192         zonerefs->zone_idx = 0;
5193 }
5194
5195 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5196
5197 /*
5198  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5199  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5200  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5201  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5202  * with interrupts disabled.
5203  *
5204  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5205  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5206  * hotplugged processors.
5207  *
5208  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5209  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5210  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5211  */
5212 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5213 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5214 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5215
5216 static void __build_all_zonelists(void *data)
5217 {
5218         int nid;
5219         int __maybe_unused cpu;
5220         pg_data_t *self = data;
5221         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5222
5223         spin_lock(&lock);
5224
5225 #ifdef CONFIG_NUMA
5226         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5227 #endif
5228
5229         /*
5230          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5231          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5232          */
5233         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5234                 build_zonelists(self);
5235         } else {
5236                 for_each_online_node(nid) {
5237                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5238
5239                         build_zonelists(pgdat);
5240                 }
5241
5242 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5243                 /*
5244                  * We now know the "local memory node" for each node--
5245                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5246                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5247                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5248                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5249                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5250                  */
5251                 for_each_online_cpu(cpu)
5252                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5253 #endif
5254         }
5255
5256         spin_unlock(&lock);
5257 }
5258
5259 static noinline void __init
5260 build_all_zonelists_init(void)
5261 {
5262         int cpu;
5263
5264         __build_all_zonelists(NULL);
5265
5266         /*
5267          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5268          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5269          * each zone will be allocated later when the per cpu
5270          * allocator is available.
5271          *
5272          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5273          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5274          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5275          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5276          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5277          * (a chicken-egg dilemma).
5278          */
5279         for_each_possible_cpu(cpu)
5280                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5281
5282         mminit_verify_zonelist();
5283         cpuset_init_current_mems_allowed();
5284 }
5285
5286 /*
5287  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5288  *
5289  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5290  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5291  */
5292 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5293 {
5294         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5295                 build_all_zonelists_init();
5296         } else {
5297                 __build_all_zonelists(pgdat);
5298                 /* cpuset refresh routine should be here */
5299         }
5300         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5301         /*
5302          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5303          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5304          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5305          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5306          * disabled and enable it later
5307          */
5308         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5309                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5310         else
5311                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5312
5313         pr_info("Built %i zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5314                 nr_online_nodes,
5315                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5316                 vm_total_pages);
5317 #ifdef CONFIG_NUMA
5318         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5319 #endif
5320 }
5321
5322 /*
5323  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5324  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5325  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5326  */
5327 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5328                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context,
5329                 struct vmem_altmap *altmap)
5330 {
5331         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5332         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5333         unsigned long pfn;
5334         unsigned long nr_initialised = 0;
5335 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5336         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5337 #endif
5338
5339         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5340                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5341
5342         /*
5343          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5344          * memory
5345          */
5346         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5347                 start_pfn += altmap->reserve;
5348
5349         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5350                 /*
5351                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5352                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5353                  */
5354                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5355                         goto not_early;
5356
5357                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5358 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5359                         /*
5360                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5361                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5362                          * on our next iteration of the loop.
5363                          */
5364                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5365 #endif
5366                         continue;
5367                 }
5368                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5369                         continue;
5370                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5371                         break;
5372
5373 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5374                 /*
5375                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5376                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5377                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5378                  */
5379                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5380                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5381                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5382                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5383                                                 break;
5384                                 r = tmp;
5385                         }
5386                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5387                             memblock_is_mirror(r)) {
5388                                 /* already initialized as NORMAL */
5389                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5390                                 continue;
5391                         }
5392                 }
5393 #endif
5394
5395 not_early:
5396                 /*
5397                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5398                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5399                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5400                  * the address space during boot when many long-lived
5401                  * kernel allocations are made.
5402                  *
5403                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5404                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5405                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5406                  * pfn out of zone.
5407                  *
5408                  * Please note that MEMMAP_HOTPLUG path doesn't clear memmap
5409                  * because this is done early in sparse_add_one_section
5410                  */
5411                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5412                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5413
5414                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid,
5415                                         context != MEMMAP_HOTPLUG);
5416                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5417                         cond_resched();
5418                 } else {
5419                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid,
5420                                         context != MEMMAP_HOTPLUG);
5421                 }
5422         }
5423 }
5424
5425 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5426 {
5427         unsigned int order, t;
5428         for_each_migratetype_order(order, t) {
5429                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5430                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5431         }
5432 }
5433
5434 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5435 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5436         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY, NULL)
5437 #endif
5438
5439 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5440 {
5441 #ifdef CONFIG_MMU
5442         int batch;
5443
5444         /*
5445          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5446          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5447          *
5448          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5449          */
5450         batch = zone->managed_pages / 1024;
5451         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5452                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5453         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5454         if (batch < 1)
5455                 batch = 1;
5456
5457         /*
5458          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5459          * of 2 value was found to be more likely to have
5460          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5461          *
5462          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5463          * batches of pages, one task can end up with a lot
5464          * of pages of one half of the possible page colors
5465          * and the other with pages of the other colors.
5466          */
5467         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5468
5469         return batch;
5470
5471 #else
5472         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5473          * conditions.
5474          *
5475          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5476          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5477          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5478          *
5479          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5480          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5481          * can be a significant delay between the individual batches being
5482          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5483          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5484          */
5485         return 0;
5486 #endif
5487 }
5488
5489 /*
5490  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5491  * ->batch must never be higher then ->high.
5492  * The following function updates them in a safe manner without read side
5493  * locking.
5494  *
5495  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5496  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5497  *
5498  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5499  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5500  * exist).
5501  */
5502 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5503                 unsigned long batch)
5504 {
5505        /* start with a fail safe value for batch */
5506         pcp->batch = 1;
5507         smp_wmb();
5508
5509        /* Update high, then batch, in order */
5510         pcp->high = high;
5511         smp_wmb();
5512
5513         pcp->batch = batch;
5514 }
5515
5516 /* a companion to pageset_set_high() */
5517 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5518 {
5519         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5520 }
5521
5522 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5523 {
5524         struct per_cpu_pages *pcp;
5525         int migratetype;
5526
5527         memset(p, 0, sizeof(*p));
5528
5529         pcp = &p->pcp;
5530         pcp->count = 0;
5531         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5532                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5533 }
5534
5535 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5536 {
5537         pageset_init(p);
5538         pageset_set_batch(p, batch);
5539 }
5540
5541 /*
5542  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5543  * to the value high for the pageset p.
5544  */
5545 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5546                                 unsigned long high)
5547 {
5548         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5549         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5550                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5551
5552         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5553 }
5554
5555 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5556                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5557 {
5558         if (percpu_pagelist_fraction)
5559                 pageset_set_high(pcp,
5560                         (zone->managed_pages /
5561                                 percpu_pagelist_fraction));
5562         else
5563                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5564 }
5565
5566 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5567 {
5568         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5569
5570         pageset_init(pcp);
5571         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5572 }
5573
5574 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5575 {
5576         int cpu;
5577         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5578         for_each_possible_cpu(cpu)
5579                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5580 }
5581
5582 /*
5583  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5584  * Before this call only boot pagesets were available.
5585  */
5586 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5587 {
5588         struct pglist_data *pgdat;
5589         struct zone *zone;
5590
5591         for_each_populated_zone(zone)
5592                 setup_zone_pageset(zone);
5593
5594         for_each_online_pgdat(pgdat)
5595                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5596                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5597 }
5598
5599 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5600 {
5601         /*
5602          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5603          * relies on the ability of the linker to provide the
5604          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5605          */
5606         zone->pageset = &boot_pageset;
5607
5608         if (populated_zone(zone))
5609                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5610                         zone->name, zone->present_pages,
5611                                          zone_batchsize(zone));
5612 }
5613
5614 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5615                                         unsigned long zone_start_pfn,
5616                                         unsigned long size)
5617 {
5618         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5619
5620         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5621
5622         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5623
5624         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5625                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5626                         pgdat->node_id,
5627                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5628                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5629
5630         zone_init_free_lists(zone);
5631         zone->initialized = 1;
5632 }
5633
5634 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5635 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5636
5637 /*
5638  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5639  */
5640 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5641                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5642 {
5643         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5644         int nid;
5645
5646         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5647                 return state->last_nid;
5648
5649         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5650         if (nid != -1) {
5651                 state->last_start = start_pfn;
5652                 state->last_end = end_pfn;
5653                 state->last_nid = nid;
5654         }
5655
5656         return nid;
5657 }
5658 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5659
5660 /**
5661  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5662  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5663  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5664  *
5665  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5666  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5667  * memblock_free_early_nid() manually.
5668  */
5669 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5670 {
5671         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5672         int i, this_nid;
5673
5674         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5675                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5676                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5677
5678                 if (start_pfn < end_pfn)
5679                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5680                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5681                                         this_nid);
5682         }
5683 }
5684
5685 /**
5686  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5687  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5688  *
5689  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5690  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5691  */
5692 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5693 {
5694         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5695         int i, this_nid;
5696
5697         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5698                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5699 }
5700
5701 /**
5702  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5703  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5704  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5705  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5706  *
5707  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5708  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5709  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5710  * PFNs will be 0.
5711  */
5712 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5713                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5714 {
5715         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5716         int i;
5717
5718         *start_pfn = -1UL;
5719         *end_pfn = 0;
5720
5721         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5722                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5723                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5724         }
5725
5726         if (*start_pfn == -1UL)
5727                 *start_pfn = 0;
5728 }
5729
5730 /*
5731  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5732  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5733  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5734  */
5735 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5736 {
5737         int zone_index;
5738         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5739                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5740                         continue;
5741
5742                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5743                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5744                         break;
5745         }
5746
5747         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5748         movable_zone = zone_index;
5749 }
5750
5751 /*
5752  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5753  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5754  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5755  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5756  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5757  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5758  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5759  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5760  */
5761 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5762                                         unsigned long zone_type,
5763                                         unsigned long node_start_pfn,
5764                                         unsigned long node_end_pfn,
5765                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5766                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5767 {
5768         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5769         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5770                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5771                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5772                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5773                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5774                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5775
5776                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5777                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5778                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5779                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5780                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5781
5782                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5783                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5784                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5785         }
5786 }
5787
5788 /*
5789  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5790  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5791  */
5792 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5793                                         unsigned long zone_type,
5794                                         unsigned long node_start_pfn,
5795                                         unsigned long node_end_pfn,
5796                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5797                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5798                                         unsigned long *ignored)
5799 {
5800         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5801         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5802                 return 0;
5803
5804         /* Get the start and end of the zone */
5805         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5806         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5807         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5808                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5809                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5810
5811         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5812         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5813                 return 0;
5814
5815         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5816         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5817         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5818
5819         /* Return the spanned pages */
5820         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5821 }
5822
5823 /*
5824  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5825  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5826  */
5827 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5828                                 unsigned long range_start_pfn,
5829                                 unsigned long range_end_pfn)
5830 {
5831         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5832         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5833         int i;
5834
5835         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5836                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5837                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5838                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5839         }
5840         return nr_absent;
5841 }
5842
5843 /**
5844  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5845  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5846  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5847  *
5848  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5849  */
5850 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5851                                                         unsigned long end_pfn)
5852 {
5853         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5854 }
5855
5856 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5857 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5858                                         unsigned long zone_type,
5859                                         unsigned long node_start_pfn,
5860                                         unsigned long node_end_pfn,
5861                                         unsigned long *ignored)
5862 {
5863         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5864         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5865         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5866         unsigned long nr_absent;
5867
5868         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5869         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5870                 return 0;
5871
5872         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5873         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5874
5875         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5876                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5877                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5878         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5879
5880         /*
5881          * ZONE_MOVABLE handling.
5882          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5883          * and vice versa.
5884          */
5885         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5886                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5887                 struct memblock_region *r;
5888
5889                 for_each_memblock(memory, r) {
5890                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5891                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5892                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5893                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5894
5895                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5896                             memblock_is_mirror(r))
5897                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5898
5899                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5900                             !memblock_is_mirror(r))
5901                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5902                 }
5903         }
5904
5905         return nr_absent;
5906 }
5907
5908 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5909 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5910                                         unsigned long zone_type,
5911                                         unsigned long node_start_pfn,
5912                                         unsigned long node_end_pfn,
5913                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5914                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5915                                         unsigned long *zones_size)
5916 {
5917         unsigned int zone;
5918
5919         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5920         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5921                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5922
5923         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5924
5925         return zones_size[zone_type];
5926 }
5927
5928 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5929                                                 unsigned long zone_type,
5930                                                 unsigned long node_start_pfn,
5931                                                 unsigned long node_end_pfn,
5932                                                 unsigned long *zholes_size)
5933 {
5934         if (!zholes_size)
5935                 return 0;
5936
5937         return zholes_size[zone_type];
5938 }
5939
5940 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5941
5942 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5943                                                 unsigned long node_start_pfn,
5944                                                 unsigned long node_end_pfn,
5945                                                 unsigned long *zones_size,
5946                                                 unsigned long *zholes_size)
5947 {
5948         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5949         enum zone_type i;
5950
5951         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5952                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5953                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5954                 unsigned long size, real_size;
5955
5956                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5957                                                   node_start_pfn,
5958                                                   node_end_pfn,
5959                                                   &zone_start_pfn,
5960                                                   &zone_end_pfn,
5961                                                   zones_size);
5962                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5963                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5964                                                   zholes_size);
5965                 if (size)
5966                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5967                 else
5968                         zone->zone_start_pfn = 0;
5969                 zone->spanned_pages = size;
5970                 zone->present_pages = real_size;
5971
5972                 totalpages += size;
5973                 realtotalpages += real_size;
5974         }
5975
5976         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5977         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5978         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5979                                                         realtotalpages);
5980 }
5981
5982 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5983 /*
5984  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5985  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5986  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5987  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5988  * bytes.
5989  */
5990 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5991 {
5992         unsigned long usemapsize;
5993
5994         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5995         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5996         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5997         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5998         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5999
6000         return usemapsize / 8;
6001 }
6002
6003 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6004                                 struct zone *zone,
6005                                 unsigned long zone_start_pfn,
6006                                 unsigned long zonesize)
6007 {
6008         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6009         zone->pageblock_flags = NULL;
6010         if (usemapsize)
6011                 zone->pageblock_flags =
6012                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6013                                                          pgdat->node_id);
6014 }
6015 #else
6016 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6017                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6018 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6019
6020 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6021
6022 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6023 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6024 {
6025         unsigned int order;
6026
6027         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6028         if (pageblock_order)
6029                 return;
6030
6031         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6032                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6033         else
6034                 order = MAX_ORDER - 1;
6035
6036         /*
6037          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6038          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6039          * powerpc.
6040          */
6041         pageblock_order = order;
6042 }
6043 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6044
6045 /*
6046  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6047  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6048  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6049  * the kernel config
6050  */
6051 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6052 {
6053 }
6054
6055 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6056
6057 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6058                                                    unsigned long present_pages)
6059 {
6060         unsigned long pages = spanned_pages;
6061
6062         /*
6063          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6064          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6065          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6066          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6067          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6068          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6069          */
6070         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6071             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6072                 pages = present_pages;
6073
6074         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6075 }
6076
6077 /*
6078  * Set up the zone data structures:
6079  *   - mark all pages reserved
6080  *   - mark all memory queues empty
6081  *   - clear the memory bitmaps
6082  *
6083  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6084  */
6085 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6086 {
6087         enum zone_type j;
6088         int nid = pgdat->node_id;
6089
6090         pgdat_resize_init(pgdat);
6091 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6092         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6093         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6094         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6095 #endif
6096 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6097         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6098         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6099         pgdat->split_queue_len = 0;
6100 #endif
6101         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6102         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6103 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6104         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6105 #endif
6106         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6107         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6108         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6109
6110         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6111
6112         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6113                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6114                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6115                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6116
6117                 size = zone->spanned_pages;
6118                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6119
6120                 /*
6121                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6122                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6123                  * and per-cpu initialisations
6124                  */
6125                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6126                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6127                         if (freesize >= memmap_pages) {
6128                                 freesize -= memmap_pages;
6129                                 if (memmap_pages)
6130                                         printk(KERN_DEBUG
6131                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6132                                                zone_names[j], memmap_pages);
6133                         } else
6134                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6135                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6136                 }
6137
6138                 /* Account for reserved pages */
6139                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6140                         freesize -= dma_reserve;
6141                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6142                                         zone_names[0], dma_reserve);
6143                 }
6144
6145                 if (!is_highmem_idx(j))
6146                         nr_kernel_pages += freesize;
6147                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6148                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6149                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6150                 nr_all_pages += freesize;
6151
6152                 /*
6153                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6154                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6155                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6156                  */
6157                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6158 #ifdef CONFIG_NUMA
6159                 zone->node = nid;
6160 #endif
6161                 zone->name = zone_names[j];
6162                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6163                 spin_lock_init(&zone->lock);
6164                 zone_seqlock_init(zone);
6165                 zone_pcp_init(zone);
6166
6167                 if (!size)
6168                         continue;
6169
6170                 set_pageblock_order();
6171                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6172                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6173                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6174         }
6175 }
6176
6177 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6178 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6179 {
6180         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6181         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6182
6183         /* Skip empty nodes */
6184         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6185                 return;
6186
6187         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6188         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6189         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6190         if (!pgdat->node_mem_map) {
6191                 unsigned long size, end;
6192                 struct page *map;
6193
6194                 /*
6195                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6196                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6197                  * for the buddy allocator to function correctly.
6198                  */
6199                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6200                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6201                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6202                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6203                 if (!map)
6204                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6205                                                                pgdat->node_id);
6206                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6207         }
6208         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6209                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6210                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6211 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6212         /*
6213          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6214          */
6215         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6216                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6217 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6218                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6219                         mem_map -= offset;
6220 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6221         }
6222 #endif
6223 }
6224 #else
6225 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6226 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6227
6228 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6229                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6230 {
6231         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6232         unsigned long start_pfn = 0;
6233         unsigned long end_pfn = 0;
6234
6235         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6236         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6237
6238         pgdat->node_id = nid;
6239         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6240         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6241 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6242         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6243         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6244                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6245                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6246 #else
6247         start_pfn = node_start_pfn;
6248 #endif
6249         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6250                                   zones_size, zholes_size);
6251
6252         alloc_node_mem_map(pgdat);
6253
6254         reset_deferred_meminit(pgdat);
6255         free_area_init_core(pgdat);
6256 }
6257
6258 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
6259 /*
6260  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6261  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6262  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6263  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6264  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6265  */
6266 void __paginginit zero_resv_unavail(void)
6267 {
6268         phys_addr_t start, end;
6269         unsigned long pfn;
6270         u64 i, pgcnt;
6271
6272         /*
6273          * Loop through ranges that are reserved, but do not have reported
6274          * physical memory backing.
6275          */
6276         pgcnt = 0;
6277         for_each_resv_unavail_range(i, &start, &end) {
6278                 for (pfn = PFN_DOWN(start); pfn < PFN_UP(end); pfn++) {
6279                         if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)))
6280                                 continue;
6281                         mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6282                         pgcnt++;
6283                 }
6284         }
6285
6286         /*
6287          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6288          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6289          * Once memblock is changed so such behaviour is not allowed: i.e.
6290          * list of "reserved" memory must be a subset of list of "memory", then
6291          * this code can be removed.
6292          */
6293         if (pgcnt)
6294                 pr_info("Reserved but unavailable: %lld pages", pgcnt);
6295 }
6296 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK */
6297
6298 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6299
6300 #if MAX_NUMNODES > 1
6301 /*
6302  * Figure out the number of possible node ids.
6303  */
6304 void __init setup_nr_node_ids(void)
6305 {
6306         unsigned int highest;
6307
6308         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6309         nr_node_ids = highest + 1;
6310 }
6311 #endif
6312
6313 /**
6314  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6315  *
6316  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6317  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6318  * all the nodes.
6319  *
6320  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6321  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6322  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6323  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6324  *
6325  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6326  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6327  * populated node map.
6328  *
6329  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6330  * requirement (single node).
6331  */
6332 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6333 {
6334         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6335         unsigned long start, end, mask;
6336         int last_nid = -1;
6337         int i, nid;
6338
6339         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6340                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6341                         last_nid = nid;
6342                         last_end = end;
6343                         continue;
6344                 }
6345
6346                 /*
6347                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6348                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6349                  * too coarse to separate the current node from the last.
6350                  */
6351                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6352                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6353                         mask <<= 1;
6354
6355                 /* accumulate all internode masks */
6356                 accl_mask |= mask;
6357         }
6358
6359         /* convert mask to number of pages */
6360         return ~accl_mask + 1;
6361 }
6362
6363 /* Find the lowest pfn for a node */
6364 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6365 {
6366         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6367         unsigned long start_pfn;
6368         int i;
6369
6370         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6371                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6372
6373         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6374                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6375                 return 0;
6376         }
6377
6378         return min_pfn;
6379 }
6380
6381 /**
6382  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6383  *
6384  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6385  * memblock_set_node().
6386  */
6387 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6388 {
6389         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6390 }
6391
6392 /*
6393  * early_calculate_totalpages()
6394  * Sum pages in active regions for movable zone.
6395  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6396  */
6397 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6398 {
6399         unsigned long totalpages = 0;
6400         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6401         int i, nid;
6402
6403         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6404                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6405
6406                 totalpages += pages;
6407                 if (pages)
6408                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6409         }
6410         return totalpages;
6411 }
6412
6413 /*
6414  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6415  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6416  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6417  * others
6418  */
6419 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6420 {
6421         int i, nid;
6422         unsigned long usable_startpfn;
6423         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6424         /* save the state before borrow the nodemask */
6425         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6426         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6427         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6428         struct memblock_region *r;
6429
6430         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6431         find_usable_zone_for_movable();
6432
6433         /*
6434          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6435          * options.
6436          */
6437         if (movable_node_is_enabled()) {
6438                 for_each_memblock(memory, r) {
6439                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6440                                 continue;
6441
6442                         nid = r->nid;
6443
6444                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6445                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6446                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6447                                 usable_startpfn;
6448                 }
6449
6450                 goto out2;
6451         }
6452
6453         /*
6454          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6455          */
6456         if (mirrored_kernelcore) {
6457                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6458
6459                 for_each_memblock(memory, r) {
6460                         if (memblock_is_mirror(r))
6461                                 continue;
6462
6463                         nid = r->nid;
6464
6465                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6466
6467                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6468                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6469                                 continue;
6470                         }
6471
6472                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6473                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6474                                 usable_startpfn;
6475                 }
6476
6477                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6478                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6479
6480                 goto out2;
6481         }
6482
6483         /*
6484          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6485          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6486          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6487          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6488          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6489          * what movablecore would have allowed.
6490          */
6491         if (required_movablecore) {
6492                 unsigned long corepages;
6493
6494                 /*
6495                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6496                  * was requested by the user
6497                  */
6498                 required_movablecore =
6499                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6500                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6501                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6502
6503                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6504         }
6505
6506         /*
6507          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6508          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6509          */
6510         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6511                 goto out;
6512
6513         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6514         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6515
6516 restart:
6517         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6518         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6519         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6520                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6521
6522                 /*
6523                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6524                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6525                  * amount of memory for the kernel
6526                  */
6527                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6528                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6529
6530                 /*
6531                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6532                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6533                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6534                  */
6535                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6536
6537                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6538                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6539                         unsigned long size_pages;
6540
6541                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6542                         if (start_pfn >= end_pfn)
6543                                 continue;
6544
6545                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6546                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6547                                 unsigned long kernel_pages;
6548                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6549                                                                 - start_pfn;
6550
6551                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6552                                                         kernelcore_remaining);
6553                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6554                                                         required_kernelcore);
6555
6556                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6557                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6558
6559                                         /*
6560                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6561                                          * that if we have to rebalance
6562                                          * kernelcore across nodes, we will
6563                                          * not double account here
6564                                          */
6565                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6566                                         continue;
6567                                 }
6568                                 start_pfn = usable_startpfn;
6569                         }
6570
6571                         /*
6572                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6573                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6574                          * number of pages used as kernelcore
6575                          */
6576                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6577                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6578                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6579                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6580
6581                         /*
6582                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6583                          * break if the kernelcore for this node has been
6584                          * satisfied
6585                          */
6586                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6587                                                                 size_pages);
6588                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6589                         if (!kernelcore_remaining)
6590                                 break;
6591                 }
6592         }
6593
6594         /*
6595          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6596          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6597          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6598          * satisfied
6599          */
6600         usable_nodes--;
6601         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6602                 goto restart;
6603
6604 out2:
6605         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6606         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6607                 zone_movable_pfn[nid] =
6608                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6609
6610 out:
6611         /* restore the node_state */
6612         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6613 }
6614
6615 /* Any regular or high memory on that node ? */
6616 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6617 {
6618         enum zone_type zone_type;
6619
6620         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6621                 return;
6622
6623         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6624                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6625                 if (populated_zone(zone)) {
6626                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6627                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6628                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6629                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6630                         break;
6631                 }
6632         }
6633 }
6634
6635 /**
6636  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6637  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6638  *
6639  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6640  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6641  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6642  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6643  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6644  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6645  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6646  * at arch_max_dma_pfn.
6647  */
6648 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6649 {
6650         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6651         int i, nid;
6652
6653         /* Record where the zone boundaries are */
6654         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6655                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6656         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6657                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6658
6659         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6660
6661         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6662                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6663                         continue;
6664
6665                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6666                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6667                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6668
6669                 start_pfn = end_pfn;
6670         }
6671
6672         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6673         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6674         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6675
6676         /* Print out the zone ranges */
6677         pr_info("Zone ranges:\n");
6678         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6679                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6680                         continue;
6681                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6682                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6683                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6684                         pr_cont("empty\n");
6685                 else
6686                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6687                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6688                                         << PAGE_SHIFT,
6689                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6690                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6691         }
6692
6693         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6694         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6695         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6696                 if (zone_movable_pfn[i])
6697                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6698                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6699         }
6700
6701         /* Print out the early node map */
6702         pr_info("Early memory node ranges\n");
6703         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6704                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6705                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6706                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6707
6708         /* Initialise every node */
6709         mminit_verify_pageflags_layout();
6710         setup_nr_node_ids();
6711         for_each_online_node(nid) {
6712                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6713                 free_area_init_node(nid, NULL,
6714                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6715
6716                 /* Any memory on that node */
6717                 if (pgdat->node_present_pages)
6718                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6719                 check_for_memory(pgdat, nid);
6720         }
6721         zero_resv_unavail();
6722 }
6723
6724 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6725 {
6726         unsigned long long coremem;
6727         if (!p)
6728                 return -EINVAL;
6729
6730         coremem = memparse(p, &p);
6731         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6732
6733         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6734         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6735
6736         return 0;
6737 }
6738
6739 /*
6740  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6741  * cannot be reclaimed or migrated.
6742  */
6743 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6744 {
6745         /* parse kernelcore=mirror */
6746         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6747                 mirrored_kernelcore = true;
6748                 return 0;
6749         }
6750
6751         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6752 }
6753
6754 /*
6755  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6756  * can be reclaimed or migrated.
6757  */
6758 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6759 {
6760         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6761 }
6762
6763 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6764 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6765
6766 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6767
6768 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6769 {
6770         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6771         page_zone(page)->managed_pages += count;
6772         totalram_pages += count;
6773 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6774         if (PageHighMem(page))
6775                 totalhigh_pages += count;
6776 #endif
6777         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6778 }
6779 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6780
6781 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6782 {
6783         void *pos;
6784         unsigned long pages = 0;
6785
6786         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6787         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6788         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6789                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6790                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6791                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6792         }
6793
6794         if (pages && s)
6795                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6796                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6797
6798         return pages;
6799 }
6800 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6801
6802 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6803 void free_highmem_page(struct page *page)
6804 {
6805         __free_reserved_page(page);
6806         totalram_pages++;
6807         page_zone(page)->managed_pages++;
6808         totalhigh_pages++;
6809 }
6810 #endif
6811
6812
6813 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6814 {
6815         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6816         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6817
6818         physpages = get_num_physpages();
6819         codesize = _etext - _stext;
6820         datasize = _edata - _sdata;
6821         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6822         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6823         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6824         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6825
6826         /*
6827          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6828          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6829          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6830          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6831          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6832          */
6833 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6834         do { \
6835                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6836                         size -= adj; \
6837         } while (0)
6838
6839         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6840                      _sinittext, init_code_size);
6841         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6842         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6843         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6844         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6845
6846 #undef  adj_init_size
6847
6848         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6849 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6850                 ", %luK highmem"
6851 #endif
6852                 "%s%s)\n",
6853                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6854                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6855                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6856                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6857                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6858                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6859 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6860                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6861 #endif
6862                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6863 }
6864
6865 /**
6866  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6867  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6868  *
6869  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6870  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6871  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6872  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6873  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6874  * smaller per-cpu batchsize.
6875  */
6876 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6877 {
6878         dma_reserve = new_dma_reserve;
6879 }
6880
6881 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6882 {
6883         free_area_init_node(0, zones_size,
6884                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6885         zero_resv_unavail();
6886 }
6887
6888 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6889 {
6890
6891         lru_add_drain_cpu(cpu);
6892         drain_pages(cpu);
6893
6894         /*
6895          * Spill the event counters of the dead processor
6896          * into the current processors event counters.
6897          * This artificially elevates the count of the current
6898          * processor.
6899          */
6900         vm_events_fold_cpu(cpu);
6901
6902         /*
6903          * Zero the differential counters of the dead processor
6904          * so that the vm statistics are consistent.
6905          *
6906          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6907          * race with what we are doing.
6908          */
6909         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6910         return 0;
6911 }
6912
6913 void __init page_alloc_init(void)
6914 {
6915         int ret;
6916
6917         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6918                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6919                                         page_alloc_cpu_dead);
6920         WARN_ON(ret < 0);
6921 }
6922
6923 /*
6924  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6925  *      or min_free_kbytes changes.
6926  */
6927 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6928 {
6929         struct pglist_data *pgdat;
6930         unsigned long reserve_pages = 0;
6931         enum zone_type i, j;
6932
6933         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6934
6935                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6936
6937                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6938                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6939                         long max = 0;
6940
6941                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6942                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6943                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6944                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6945                         }
6946
6947                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6948                         max += high_wmark_pages(zone);
6949
6950                         if (max > zone->managed_pages)
6951                                 max = zone->managed_pages;
6952
6953                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6954
6955                         reserve_pages += max;
6956                 }
6957         }
6958         totalreserve_pages = reserve_pages;
6959 }
6960
6961 /*
6962  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6963  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6964  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6965  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6966  */
6967 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6968 {
6969         struct pglist_data *pgdat;
6970         enum zone_type j, idx;
6971
6972         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6973                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6974                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6975                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6976
6977                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6978
6979                         idx = j;
6980                         while (idx) {
6981                                 struct zone *lower_zone;
6982
6983                                 idx--;
6984
6985                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6986                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6987
6988                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6989                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6990                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6991                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6992                         }
6993                 }
6994         }
6995
6996         /* update totalreserve_pages */
6997         calculate_totalreserve_pages();
6998 }
6999
7000 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
7001 {
7002         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
7003         unsigned long lowmem_pages = 0;
7004         struct zone *zone;
7005         unsigned long flags;
7006
7007         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7008         for_each_zone(zone) {
7009                 if (!is_highmem(zone))
7010                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
7011         }
7012
7013         for_each_zone(zone) {
7014                 u64 tmp;
7015
7016                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7017                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
7018                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7019                 if (is_highmem(zone)) {
7020                         /*
7021                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7022                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7023                          * value here.
7024                          *
7025                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7026                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
7027                          * not be capped for highmem.
7028                          */
7029                         unsigned long min_pages;
7030
7031                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
7032                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7033                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7034                 } else {
7035                         /*
7036                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7037                          * proportionate to the zone's size.
7038                          */
7039                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7040                 }
7041
7042                 /*
7043                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7044                  * scale factor in proportion to available memory, but
7045                  * ensure a minimum size on small systems.
7046                  */
7047                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7048                             mult_frac(zone->managed_pages,
7049                                       watermark_scale_factor, 10000));
7050
7051                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7052                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7053
7054                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7055         }
7056
7057         /* update totalreserve_pages */
7058         calculate_totalreserve_pages();
7059 }
7060
7061 /**
7062  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7063  * or when memory is hot-{added|removed}
7064  *
7065  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7066  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7067  */
7068 void setup_per_zone_wmarks(void)
7069 {
7070         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7071
7072         spin_lock(&lock);
7073         __setup_per_zone_wmarks();
7074         spin_unlock(&lock);
7075 }
7076
7077 /*
7078  * Initialise min_free_kbytes.
7079  *
7080  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7081  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7082  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7083  *
7084  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7085  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7086  *
7087  * which yields
7088  *
7089  * 16MB:        512k
7090  * 32MB:        724k
7091  * 64MB:        1024k
7092  * 128MB:       1448k
7093  * 256MB:       2048k
7094  * 512MB:       2896k
7095  * 1024MB:      4096k
7096  * 2048MB:      5792k
7097  * 4096MB:      8192k
7098  * 8192MB:      11584k
7099  * 16384MB:     16384k
7100  */
7101 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7102 {
7103         unsigned long lowmem_kbytes;
7104         int new_min_free_kbytes;
7105
7106         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7107         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7108
7109         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7110                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7111                 if (min_free_kbytes < 128)
7112                         min_free_kbytes = 128;
7113                 if (min_free_kbytes > 65536)
7114                         min_free_kbytes = 65536;
7115         } else {
7116                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7117                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7118         }
7119         setup_per_zone_wmarks();
7120         refresh_zone_stat_thresholds();
7121         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7122
7123 #ifdef CONFIG_NUMA
7124         setup_min_unmapped_ratio();
7125         setup_min_slab_ratio();
7126 #endif
7127
7128         return 0;
7129 }
7130 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7131
7132 /*
7133  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7134  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7135  *      changes.
7136  */
7137 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7138         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7139 {
7140         int rc;
7141
7142         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7143         if (rc)
7144                 return rc;
7145
7146         if (write) {
7147                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7148                 setup_per_zone_wmarks();
7149         }
7150         return 0;
7151 }
7152
7153 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7154         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7155 {
7156         int rc;
7157
7158         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7159         if (rc)
7160                 return rc;
7161
7162         if (write)
7163                 setup_per_zone_wmarks();
7164
7165         return 0;
7166 }
7167
7168 #ifdef CONFIG_NUMA
7169 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7170 {
7171         pg_data_t *pgdat;
7172         struct zone *zone;
7173
7174         for_each_online_pgdat(pgdat)
7175                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7176
7177         for_each_zone(zone)
7178                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7179                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7180 }
7181
7182
7183 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7184         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7185 {
7186         int rc;
7187
7188         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7189         if (rc)
7190                 return rc;
7191
7192         setup_min_unmapped_ratio();
7193
7194         return 0;
7195 }
7196
7197 static void setup_min_slab_ratio(void)
7198 {
7199         pg_data_t *pgdat;
7200         struct zone *zone;
7201
7202         for_each_online_pgdat(pgdat)
7203                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7204
7205         for_each_zone(zone)
7206                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7207                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7208 }
7209
7210 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7211         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7212 {
7213         int rc;
7214
7215         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7216         if (rc)
7217                 return rc;
7218
7219         setup_min_slab_ratio();
7220
7221         return 0;
7222 }
7223 #endif
7224
7225 /*
7226  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7227  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7228  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7229  *
7230  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7231  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7232  * if in function of the boot time zone sizes.
7233  */
7234 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7235         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7236 {
7237         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7238         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7239         return 0;
7240 }
7241
7242 /*
7243  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7244  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7245  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7246  */
7247 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7248         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7249 {
7250         struct zone *zone;
7251         int old_percpu_pagelist_fraction;
7252         int ret;
7253
7254         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7255         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7256
7257         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7258         if (!write || ret < 0)
7259                 goto out;
7260
7261         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7262         if (percpu_pagelist_fraction &&
7263             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7264                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7265                 ret = -EINVAL;
7266                 goto out;
7267         }
7268
7269         /* No change? */
7270         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7271                 goto out;
7272
7273         for_each_populated_zone(zone) {
7274                 unsigned int cpu;
7275
7276                 for_each_possible_cpu(cpu)
7277                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7278                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7279         }
7280 out:
7281         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7282         return ret;
7283 }
7284
7285 #ifdef CONFIG_NUMA
7286 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7287
7288 static int __init set_hashdist(char *str)
7289 {
7290         if (!str)
7291                 return 0;
7292         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7293         return 1;
7294 }
7295 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7296 #endif
7297
7298 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7299 /*
7300  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7301  * is not known to alloc_large_system_hash().
7302  */
7303 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7304 {
7305         return 0;
7306 }
7307 #endif
7308
7309 /*
7310  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7311  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7312  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7313  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7314  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7315  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7316  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7317  */
7318 #if __BITS_PER_LONG > 32
7319 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7320 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7321 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7322 #endif
7323
7324 /*
7325  * allocate a large system hash table from bootmem
7326  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7327  *   quantity of entries
7328  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7329  */
7330 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7331                                      unsigned long bucketsize,
7332                                      unsigned long numentries,
7333                                      int scale,
7334                                      int flags,
7335                                      unsigned int *_hash_shift,
7336                                      unsigned int *_hash_mask,
7337                                      unsigned long low_limit,
7338                                      unsigned long high_limit)
7339 {
7340         unsigned long long max = high_limit;
7341         unsigned long log2qty, size;
7342         void *table = NULL;
7343         gfp_t gfp_flags;
7344
7345         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7346         if (!numentries) {
7347                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7348                 numentries = nr_kernel_pages;
7349                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7350
7351                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7352                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7353                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7354
7355 #if __BITS_PER_LONG > 32
7356                 if (!high_limit) {
7357                         unsigned long adapt;
7358
7359                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7360                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7361                                 scale++;
7362                 }
7363 #endif
7364
7365                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7366                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7367                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7368                 else
7369                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7370
7371                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7372                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7373                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7374                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7375                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7376                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7377                                 BUG_ON(!numentries);
7378                         }
7379                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7380                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7381         }
7382         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7383
7384         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7385         if (max == 0) {
7386                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7387                 do_div(max, bucketsize);
7388         }
7389         max = min(max, 0x80000000ULL);
7390
7391         if (numentries < low_limit)
7392                 numentries = low_limit;
7393         if (numentries > max)
7394                 numentries = max;
7395
7396         log2qty = ilog2(numentries);
7397
7398         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7399         do {
7400                 size = bucketsize << log2qty;
7401                 if (flags & HASH_EARLY) {
7402                         if (flags & HASH_ZERO)
7403                                 table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7404                         else
7405                                 table = memblock_virt_alloc_raw(size, 0);
7406                 } else if (hashdist) {
7407                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7408                 } else {
7409                         /*
7410                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7411                          * some pages at the end of hash table which
7412                          * alloc_pages_exact() automatically does
7413                          */
7414                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7415                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7416                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7417                         }
7418                 }
7419         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7420
7421         if (!table)
7422                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7423
7424         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7425                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7426
7427         if (_hash_shift)
7428                 *_hash_shift = log2qty;
7429         if (_hash_mask)
7430                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7431
7432         return table;
7433 }
7434
7435 /*
7436  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7437  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7438  *
7439  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7440  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7441  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7442  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7443  */
7444 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7445                          int migratetype,
7446                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7447 {
7448         unsigned long pfn, iter, found;
7449
7450         /*
7451          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7452          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7453          */
7454         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7455                 return false;
7456
7457         /*
7458          * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark isolate
7459          * CMA pageblocks even when they are not movable in fact so consider
7460          * them movable here.
7461          */
7462         if (is_migrate_cma(migratetype) &&
7463                         is_migrate_cma(get_pageblock_migratetype(page)))
7464                 return false;
7465
7466         pfn = page_to_pfn(page);
7467         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7468                 unsigned long check = pfn + iter;
7469
7470                 if (!pfn_valid_within(check))
7471                         continue;
7472
7473                 page = pfn_to_page(check);
7474
7475                 if (PageReserved(page))
7476                         return true;
7477
7478                 /*
7479                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7480                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7481                  * handle each tail page individually in migration.
7482                  */
7483                 if (PageHuge(page)) {
7484                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7485                         continue;
7486                 }
7487
7488                 /*
7489                  * We can't use page_count without pin a page
7490                  * because another CPU can free compound page.
7491                  * This check already skips compound tails of THP
7492                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7493                  */
7494                 if (!page_ref_count(page)) {
7495                         if (PageBuddy(page))
7496                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7497                         continue;
7498                 }
7499
7500                 /*
7501                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7502                  * page_count() is not 0.
7503                  */
7504                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7505                         continue;
7506
7507                 if (__PageMovable(page))
7508                         continue;
7509
7510                 if (!PageLRU(page))
7511                         found++;
7512                 /*
7513                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7514                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7515                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7516                  */
7517                 /*
7518                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7519                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7520                  *
7521                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7522                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7523                  * page at boot.
7524                  */
7525                 if (found > count)
7526                         return true;
7527         }
7528         return false;
7529 }
7530
7531 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7532 {
7533         struct zone *zone;
7534         unsigned long pfn;
7535
7536         /*
7537          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7538          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7539          * the zone but still within the section.
7540          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7541          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7542          */
7543         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7544                 return false;
7545
7546         zone = page_zone(page);
7547         pfn = page_to_pfn(page);
7548         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7549                 return false;
7550
7551         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, MIGRATE_MOVABLE, true);
7552 }
7553
7554 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7555
7556 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7557 {
7558         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7559                              pageblock_nr_pages) - 1);
7560 }
7561
7562 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7563 {
7564         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7565                                 pageblock_nr_pages));
7566 }
7567
7568 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7569 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7570                                         unsigned long start, unsigned long end)
7571 {
7572         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7573         unsigned long nr_reclaimed;
7574         unsigned long pfn = start;
7575         unsigned int tries = 0;
7576         int ret = 0;
7577
7578         migrate_prep();
7579
7580         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7581                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7582                         ret = -EINTR;
7583                         break;
7584                 }
7585
7586                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7587                         cc->nr_migratepages = 0;
7588                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7589                         if (!pfn) {
7590                                 ret = -EINTR;
7591                                 break;
7592                         }
7593                         tries = 0;
7594                 } else if (++tries == 5) {
7595                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7596                         break;
7597                 }
7598
7599                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7600                                                         &cc->migratepages);
7601                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7602
7603                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7604                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7605         }
7606         if (ret < 0) {
7607                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7608                 return ret;
7609         }
7610         return 0;
7611 }
7612
7613 /**
7614  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7615  * @start:      start PFN to allocate
7616  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7617  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7618  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7619  *                      in range must have the same migratetype and it must
7620  *                      be either of the two.
7621  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7622  *
7623  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7624  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7625  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7626  * pages fall in.
7627  *
7628  * The PFN range must belong to a single zone.
7629  *
7630  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7631  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7632  * need to be freed with free_contig_range().
7633  */
7634 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7635                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7636 {
7637         unsigned long outer_start, outer_end;
7638         unsigned int order;
7639         int ret = 0;
7640
7641         struct compact_control cc = {
7642                 .nr_migratepages = 0,
7643                 .order = -1,
7644                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7645                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7646                 .ignore_skip_hint = true,
7647                 .no_set_skip_hint = true,
7648                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7649         };
7650         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7651
7652         /*
7653          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7654          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7655          * have different sizes, and due to the way page allocator
7656          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7657          * that page allocator won't try to merge buddies from
7658          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7659          * other migration type.
7660          *
7661          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7662          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7663          * we are interested in).  This will put all the pages in
7664          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7665          *
7666          * When this is done, we take the pages in range from page
7667          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7668          * page allocator will never consider using them.
7669          *
7670          * This lets us mark the pageblocks back as
7671          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7672          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7673          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7674          */
7675
7676         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7677                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7678                                        false);
7679         if (ret)
7680                 return ret;
7681
7682         /*
7683          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7684          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
7685          * which will report the busy page.
7686          *
7687          * It is possible that busy pages could become available before
7688          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
7689          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
7690          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
7691          */
7692         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7693         if (ret && ret != -EBUSY)
7694                 goto done;
7695         ret =0;
7696
7697         /*
7698          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7699          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7700          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7701          * What we are going to do is to allocate all pages from
7702          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7703          *
7704          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7705          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7706          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7707          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7708          * once this is done free the pages we are not interested in.
7709          *
7710          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7711          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7712          */
7713
7714         lru_add_drain_all();
7715         drain_all_pages(cc.zone);
7716
7717         order = 0;
7718         outer_start = start;
7719         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7720                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7721                         outer_start = start;
7722                         break;
7723                 }
7724                 outer_start &= ~0UL << order;
7725         }
7726
7727         if (outer_start != start) {
7728                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7729
7730                 /*
7731                  * outer_start page could be small order buddy page and
7732                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7733                  * in this case to report failed page properly
7734                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7735                  */
7736                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7737                         outer_start = start;
7738         }
7739
7740         /* Make sure the range is really isolated. */
7741         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7742                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7743                         __func__, outer_start, end);
7744                 ret = -EBUSY;
7745                 goto done;
7746         }
7747
7748         /* Grab isolated pages from freelists. */
7749         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7750         if (!outer_end) {
7751                 ret = -EBUSY;
7752                 goto done;
7753         }
7754
7755         /* Free head and tail (if any) */
7756         if (start != outer_start)
7757                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7758         if (end != outer_end)
7759                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7760
7761 done:
7762         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7763                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7764         return ret;
7765 }
7766
7767 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7768 {
7769         unsigned int count = 0;
7770
7771         for (; nr_pages--; pfn++) {
7772                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7773
7774                 count += page_count(page) != 1;
7775                 __free_page(page);
7776         }
7777         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7778 }
7779 #endif
7780
7781 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7782 /*
7783  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7784  * page high values need to be recalulated.
7785  */
7786 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7787 {
7788         unsigned cpu;
7789         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7790         for_each_possible_cpu(cpu)
7791                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7792                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7793         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7794 }
7795 #endif
7796
7797 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7798 {
7799         unsigned long flags;
7800         int cpu;
7801         struct per_cpu_pageset *pset;
7802
7803         /* avoid races with drain_pages()  */
7804         local_irq_save(flags);
7805         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7806                 for_each_online_cpu(cpu) {
7807                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7808                         drain_zonestat(zone, pset);
7809                 }
7810                 free_percpu(zone->pageset);
7811                 zone->pageset = &boot_pageset;
7812         }
7813         local_irq_restore(flags);
7814 }
7815
7816 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7817 /*
7818  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7819  * before calling this.
7820  */
7821 void
7822 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7823 {
7824         struct page *page;
7825         struct zone *zone;
7826         unsigned int order, i;
7827         unsigned long pfn;
7828         unsigned long flags;
7829         /* find the first valid pfn */
7830         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7831                 if (pfn_valid(pfn))
7832                         break;
7833         if (pfn == end_pfn)
7834                 return;
7835         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7836         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7837         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7838         pfn = start_pfn;
7839         while (pfn < end_pfn) {
7840                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7841                         pfn++;
7842                         continue;
7843                 }
7844                 page = pfn_to_page(pfn);
7845                 /*
7846                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7847                  * page_count() is not 0.
7848                  */
7849                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7850                         pfn++;
7851                         SetPageReserved(page);
7852                         continue;
7853                 }
7854
7855                 BUG_ON(page_count(page));
7856                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7857                 order = page_order(page);
7858 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7859                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7860                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7861 #endif
7862                 list_del(&page->lru);
7863                 rmv_page_order(page);
7864                 zone->free_area[order].nr_free--;
7865                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7866                         SetPageReserved((page+i));
7867                 pfn += (1 << order);
7868         }
7869         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7870 }
7871 #endif
7872
7873 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7874 {
7875         struct zone *zone = page_zone(page);
7876         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7877         unsigned long flags;
7878         unsigned int order;
7879
7880         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7881         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7882                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7883
7884                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7885                         break;
7886         }
7887         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7888
7889         return order < MAX_ORDER;
7890 }