mm: vmscan: pass root_mem_cgroup instead of NULL to memcg aware shrinker
[cascardo/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
227         "Unmovable",
228         "Movable",
229         "Reclaimable",
230         "HighAtomic",
231 #ifdef CONFIG_CMA
232         "CMA",
233 #endif
234 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
235         "Isolate",
236 #endif
237 };
238
239 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
240         NULL,
241         free_compound_page,
242 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
243         free_huge_page,
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
246         free_transhuge_page,
247 #endif
248 };
249
250 int min_free_kbytes = 1024;
251 int user_min_free_kbytes = -1;
252
253 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
254 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
255 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
256
257 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
258 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
259 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
260 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
261 static unsigned long __initdata required_movablecore;
262 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
263 static bool mirrored_kernelcore;
264
265 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
266 int movable_zone;
267 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
268 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
269
270 #if MAX_NUMNODES > 1
271 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
272 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
273 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
274 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
275 #endif
276
277 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
278
279 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
280 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
281 {
282         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
283 }
284
285 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
286 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
287 {
288         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
289                 return true;
290
291         return false;
292 }
293
294 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
295 {
296         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
297                 return true;
298
299         return false;
300 }
301
302 /*
303  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
304  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
305  */
306 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
307                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
308                                 unsigned long *nr_initialised)
309 {
310         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
311         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
312                 return true;
313
314         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
315         (*nr_initialised)++;
316         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
317             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
318                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
319                 return false;
320         }
321
322         return true;
323 }
324 #else
325 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
326 {
327 }
328
329 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
330 {
331         return false;
332 }
333
334 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
335 {
336         return false;
337 }
338
339 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
340                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
341                                 unsigned long *nr_initialised)
342 {
343         return true;
344 }
345 #endif
346
347
348 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
349 {
350         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
351                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
352                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
353
354         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
355                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
356 }
357
358 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
359 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
360 {
361         int ret = 0;
362         unsigned seq;
363         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
364         unsigned long sp, start_pfn;
365
366         do {
367                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
368                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
369                 sp = zone->spanned_pages;
370                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
371                         ret = 1;
372         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
373
374         if (ret)
375                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
376                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
377                         start_pfn, start_pfn + sp);
378
379         return ret;
380 }
381
382 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
383 {
384         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
385                 return 0;
386         if (zone != page_zone(page))
387                 return 0;
388
389         return 1;
390 }
391 /*
392  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
393  */
394 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
395 {
396         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
397                 return 1;
398         if (!page_is_consistent(zone, page))
399                 return 1;
400
401         return 0;
402 }
403 #else
404 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
405 {
406         return 0;
407 }
408 #endif
409
410 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
411                 unsigned long bad_flags)
412 {
413         static unsigned long resume;
414         static unsigned long nr_shown;
415         static unsigned long nr_unshown;
416
417         /* Don't complain about poisoned pages */
418         if (PageHWPoison(page)) {
419                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
420                 return;
421         }
422
423         /*
424          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
425          * or allow a steady drip of one report per second.
426          */
427         if (nr_shown == 60) {
428                 if (time_before(jiffies, resume)) {
429                         nr_unshown++;
430                         goto out;
431                 }
432                 if (nr_unshown) {
433                         pr_alert(
434                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
435                                 nr_unshown);
436                         nr_unshown = 0;
437                 }
438                 nr_shown = 0;
439         }
440         if (nr_shown++ == 0)
441                 resume = jiffies + 60 * HZ;
442
443         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
444                 current->comm, page_to_pfn(page));
445         __dump_page(page, reason);
446         bad_flags &= page->flags;
447         if (bad_flags)
448                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
449                                                 bad_flags, &bad_flags);
450         dump_page_owner(page);
451
452         print_modules();
453         dump_stack();
454 out:
455         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
456         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
457         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
458 }
459
460 /*
461  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
462  *
463  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
464  *
465  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
466  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
467  *
468  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
469  * page destructors. See compound_page_dtors.
470  *
471  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
472  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
473  */
474
475 void free_compound_page(struct page *page)
476 {
477         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
478 }
479
480 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
481 {
482         int i;
483         int nr_pages = 1 << order;
484
485         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
486         set_compound_order(page, order);
487         __SetPageHead(page);
488         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
489                 struct page *p = page + i;
490                 set_page_count(p, 0);
491                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
492                 set_compound_head(p, page);
493         }
494         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
495 }
496
497 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
498 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
499 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
500                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
501 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
502 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
503
504 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
505 {
506         if (!buf)
507                 return -EINVAL;
508
509         if (strcmp(buf, "on") == 0)
510                 _debug_pagealloc_enabled = true;
511
512         if (strcmp(buf, "off") == 0)
513                 _debug_pagealloc_enabled = false;
514
515         return 0;
516 }
517 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
518
519 static bool need_debug_guardpage(void)
520 {
521         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
522         if (!debug_pagealloc_enabled())
523                 return false;
524
525         return true;
526 }
527
528 static void init_debug_guardpage(void)
529 {
530         if (!debug_pagealloc_enabled())
531                 return;
532
533         _debug_guardpage_enabled = true;
534 }
535
536 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
537         .need = need_debug_guardpage,
538         .init = init_debug_guardpage,
539 };
540
541 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
542 {
543         unsigned long res;
544
545         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
546                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
547                 return 0;
548         }
549         _debug_guardpage_minorder = res;
550         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
551         return 0;
552 }
553 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
554
555 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
556                                 unsigned int order, int migratetype)
557 {
558         struct page_ext *page_ext;
559
560         if (!debug_guardpage_enabled())
561                 return;
562
563         page_ext = lookup_page_ext(page);
564         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
565
566         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
567         set_page_private(page, order);
568         /* Guard pages are not available for any usage */
569         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
570 }
571
572 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
573                                 unsigned int order, int migratetype)
574 {
575         struct page_ext *page_ext;
576
577         if (!debug_guardpage_enabled())
578                 return;
579
580         page_ext = lookup_page_ext(page);
581         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
582
583         set_page_private(page, 0);
584         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
585                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
586 }
587 #else
588 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
589 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
590                                 unsigned int order, int migratetype) {}
591 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
592                                 unsigned int order, int migratetype) {}
593 #endif
594
595 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
596 {
597         set_page_private(page, order);
598         __SetPageBuddy(page);
599 }
600
601 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
602 {
603         __ClearPageBuddy(page);
604         set_page_private(page, 0);
605 }
606
607 /*
608  * This function checks whether a page is free && is the buddy
609  * we can do coalesce a page and its buddy if
610  * (a) the buddy is not in a hole &&
611  * (b) the buddy is in the buddy system &&
612  * (c) a page and its buddy have the same order &&
613  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
614  *
615  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
616  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
617  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
618  * serialized by zone->lock.
619  *
620  * For recording page's order, we use page_private(page).
621  */
622 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
623                                                         unsigned int order)
624 {
625         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
626                 return 0;
627
628         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
629                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
630                         return 0;
631
632                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
633
634                 return 1;
635         }
636
637         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
638                 /*
639                  * zone check is done late to avoid uselessly
640                  * calculating zone/node ids for pages that could
641                  * never merge.
642                  */
643                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
644                         return 0;
645
646                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
647
648                 return 1;
649         }
650         return 0;
651 }
652
653 /*
654  * Freeing function for a buddy system allocator.
655  *
656  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
657  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
658  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
659  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
660  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
661  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
662  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
663  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
664  * parts of the VM system.
665  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
666  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
667  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
668  * field.
669  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
670  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
671  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
672  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
673  * triggers coalescing into a block of larger size.
674  *
675  * -- nyc
676  */
677
678 static inline void __free_one_page(struct page *page,
679                 unsigned long pfn,
680                 struct zone *zone, unsigned int order,
681                 int migratetype)
682 {
683         unsigned long page_idx;
684         unsigned long combined_idx;
685         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
686         struct page *buddy;
687         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
688
689         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
690         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
691
692         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
693         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
694                 /*
695                  * We restrict max order of merging to prevent merge
696                  * between freepages on isolate pageblock and normal
697                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
698                  * could cause incorrect freepage accounting.
699                  */
700                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
701         } else {
702                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
703         }
704
705         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
706
707         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
708         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
709
710         while (order < max_order - 1) {
711                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
712                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
713                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
714                         break;
715                 /*
716                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
717                  * merge with it and move up one order.
718                  */
719                 if (page_is_guard(buddy)) {
720                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
721                 } else {
722                         list_del(&buddy->lru);
723                         zone->free_area[order].nr_free--;
724                         rmv_page_order(buddy);
725                 }
726                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
727                 page = page + (combined_idx - page_idx);
728                 page_idx = combined_idx;
729                 order++;
730         }
731         set_page_order(page, order);
732
733         /*
734          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
735          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
736          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
737          * that is happening, add the free page to the tail of the list
738          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
739          * as a higher order page
740          */
741         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
742                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
743                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
744                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
745                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
746                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
747                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
748                         list_add_tail(&page->lru,
749                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
750                         goto out;
751                 }
752         }
753
754         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
755 out:
756         zone->free_area[order].nr_free++;
757 }
758
759 static inline int free_pages_check(struct page *page)
760 {
761         const char *bad_reason = NULL;
762         unsigned long bad_flags = 0;
763
764         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
765                 bad_reason = "nonzero mapcount";
766         if (unlikely(page->mapping != NULL))
767                 bad_reason = "non-NULL mapping";
768         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
769                 bad_reason = "nonzero _count";
770         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
771                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
772                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
773         }
774 #ifdef CONFIG_MEMCG
775         if (unlikely(page->mem_cgroup))
776                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
777 #endif
778         if (unlikely(bad_reason)) {
779                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
780                 return 1;
781         }
782         page_cpupid_reset_last(page);
783         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
784                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
785         return 0;
786 }
787
788 /*
789  * Frees a number of pages from the PCP lists
790  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
791  * count is the number of pages to free.
792  *
793  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
794  * see if this freeing clears that state.
795  *
796  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
797  * pinned" detection logic.
798  */
799 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
800                                         struct per_cpu_pages *pcp)
801 {
802         int migratetype = 0;
803         int batch_free = 0;
804         int to_free = count;
805         unsigned long nr_scanned;
806
807         spin_lock(&zone->lock);
808         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
809         if (nr_scanned)
810                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
811
812         while (to_free) {
813                 struct page *page;
814                 struct list_head *list;
815
816                 /*
817                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
818                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
819                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
820                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
821                  * lists
822                  */
823                 do {
824                         batch_free++;
825                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
826                                 migratetype = 0;
827                         list = &pcp->lists[migratetype];
828                 } while (list_empty(list));
829
830                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
831                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
832                         batch_free = to_free;
833
834                 do {
835                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
836
837                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
838                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
839                         list_del(&page->lru);
840
841                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
842                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
843                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
844                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
845                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
846                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
847
848                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
849                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
850                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
851         }
852         spin_unlock(&zone->lock);
853 }
854
855 static void free_one_page(struct zone *zone,
856                                 struct page *page, unsigned long pfn,
857                                 unsigned int order,
858                                 int migratetype)
859 {
860         unsigned long nr_scanned;
861         spin_lock(&zone->lock);
862         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
863         if (nr_scanned)
864                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
865
866         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
867                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
868                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
869         }
870         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
871         spin_unlock(&zone->lock);
872 }
873
874 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
875 {
876         int ret = 1;
877
878         /*
879          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
880          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
881          */
882         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
883
884         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
885                 ret = 0;
886                 goto out;
887         }
888         switch (page - head_page) {
889         case 1:
890                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
891                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
892                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
893                         goto out;
894                 }
895                 break;
896         case 2:
897                 /*
898                  * the second tail page: ->mapping is
899                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
900                  */
901                 break;
902         default:
903                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
904                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
905                         goto out;
906                 }
907                 break;
908         }
909         if (unlikely(!PageTail(page))) {
910                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
911                 goto out;
912         }
913         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
914                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
915                 goto out;
916         }
917         ret = 0;
918 out:
919         page->mapping = NULL;
920         clear_compound_head(page);
921         return ret;
922 }
923
924 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
925                                 unsigned long zone, int nid)
926 {
927         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
928         init_page_count(page);
929         page_mapcount_reset(page);
930         page_cpupid_reset_last(page);
931
932         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
933 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
934         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
935         if (!is_highmem_idx(zone))
936                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
937 #endif
938 }
939
940 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
941                                         int nid)
942 {
943         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
944 }
945
946 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
947 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
948 {
949         pg_data_t *pgdat;
950         int nid, zid;
951
952         if (!early_page_uninitialised(pfn))
953                 return;
954
955         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
956         pgdat = NODE_DATA(nid);
957
958         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
959                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
960
961                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
962                         break;
963         }
964         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
965 }
966 #else
967 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
968 {
969 }
970 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
971
972 /*
973  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
974  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
975  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
976  * sent to the buddy page allocator.
977  */
978 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
979 {
980         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
981         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
982
983         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
984                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
985                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
986
987                         init_reserved_page(start_pfn);
988
989                         /* Avoid false-positive PageTail() */
990                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
991
992                         SetPageReserved(page);
993                 }
994         }
995 }
996
997 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
998 {
999         bool compound = PageCompound(page);
1000         int i, bad = 0;
1001
1002         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1003         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1004
1005         trace_mm_page_free(page, order);
1006         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1007         kasan_free_pages(page, order);
1008
1009         if (PageAnon(page))
1010                 page->mapping = NULL;
1011         bad += free_pages_check(page);
1012         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1013                 if (compound)
1014                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1015                 bad += free_pages_check(page + i);
1016         }
1017         if (bad)
1018                 return false;
1019
1020         reset_page_owner(page, order);
1021
1022         if (!PageHighMem(page)) {
1023                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1024                                            PAGE_SIZE << order);
1025                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1026                                            PAGE_SIZE << order);
1027         }
1028         arch_free_page(page, order);
1029         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1030         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1031
1032         return true;
1033 }
1034
1035 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1036 {
1037         unsigned long flags;
1038         int migratetype;
1039         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1040
1041         if (!free_pages_prepare(page, order))
1042                 return;
1043
1044         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1045         local_irq_save(flags);
1046         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1047         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1048         local_irq_restore(flags);
1049 }
1050
1051 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1052                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1053 {
1054         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1055         struct page *p = page;
1056         unsigned int loop;
1057
1058         prefetchw(p);
1059         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1060                 prefetchw(p + 1);
1061                 __ClearPageReserved(p);
1062                 set_page_count(p, 0);
1063         }
1064         __ClearPageReserved(p);
1065         set_page_count(p, 0);
1066
1067         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1068         set_page_refcounted(page);
1069         __free_pages(page, order);
1070 }
1071
1072 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1073         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1074
1075 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1076
1077 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1078 {
1079         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1080         int nid;
1081
1082         spin_lock(&early_pfn_lock);
1083         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1084         if (nid < 0)
1085                 nid = 0;
1086         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1087
1088         return nid;
1089 }
1090 #endif
1091
1092 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1093 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1094                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1095 {
1096         int nid;
1097
1098         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1099         if (nid >= 0 && nid != node)
1100                 return false;
1101         return true;
1102 }
1103
1104 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1105 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1106 {
1107         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1108 }
1109
1110 #else
1111
1112 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1113 {
1114         return true;
1115 }
1116 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1117                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1118 {
1119         return true;
1120 }
1121 #endif
1122
1123
1124 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1125                                                         unsigned int order)
1126 {
1127         if (early_page_uninitialised(pfn))
1128                 return;
1129         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1134  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1135  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1136  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1137  * pageblocks.
1138  *
1139  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1140  *
1141  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1142  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1143  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1144  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1145  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1146  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1147  * page in a pageblock.
1148  */
1149 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1150                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1151 {
1152         struct page *start_page;
1153         struct page *end_page;
1154
1155         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1156         end_pfn--;
1157
1158         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1159                 return NULL;
1160
1161         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1162
1163         if (page_zone(start_page) != zone)
1164                 return NULL;
1165
1166         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1167
1168         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1169         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1170                 return NULL;
1171
1172         return start_page;
1173 }
1174
1175 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1176 {
1177         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1178         unsigned long block_end_pfn;
1179
1180         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1181         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1182                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1183                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1184
1185                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1186
1187                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1188                                              block_end_pfn, zone))
1189                         return;
1190         }
1191
1192         /* We confirm that there is no hole */
1193         zone->contiguous = true;
1194 }
1195
1196 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1197 {
1198         zone->contiguous = false;
1199 }
1200
1201 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1202 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1203                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1204 {
1205         int i;
1206
1207         if (!page)
1208                 return;
1209
1210         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1211         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1212             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1213                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1214                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1215                 return;
1216         }
1217
1218         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1219                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1220 }
1221
1222 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1223 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1224 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1225
1226 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1227 {
1228         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1229                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1230 }
1231
1232 /* Initialise remaining memory on a node */
1233 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1234 {
1235         pg_data_t *pgdat = data;
1236         int nid = pgdat->node_id;
1237         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1238         unsigned long start = jiffies;
1239         unsigned long nr_pages = 0;
1240         unsigned long walk_start, walk_end;
1241         int i, zid;
1242         struct zone *zone;
1243         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1244         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1245
1246         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1247                 pgdat_init_report_one_done();
1248                 return 0;
1249         }
1250
1251         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1252         if (!cpumask_empty(cpumask))
1253                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1254
1255         /* Sanity check boundaries */
1256         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1257         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1258         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1259
1260         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1261         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1262                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1263                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1264                         break;
1265         }
1266
1267         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1268                 unsigned long pfn, end_pfn;
1269                 struct page *page = NULL;
1270                 struct page *free_base_page = NULL;
1271                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1272                 int nr_to_free = 0;
1273
1274                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1275                 pfn = first_init_pfn;
1276                 if (pfn < walk_start)
1277                         pfn = walk_start;
1278                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1279                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1280
1281                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1282                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1283                                 goto free_range;
1284
1285                         /*
1286                          * Ensure pfn_valid is checked every
1287                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1288                          */
1289                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1290                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1291                                         page = NULL;
1292                                         goto free_range;
1293                                 }
1294                         }
1295
1296                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1297                                 page = NULL;
1298                                 goto free_range;
1299                         }
1300
1301                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1302                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1303                                 page++;
1304                         } else {
1305                                 nr_pages += nr_to_free;
1306                                 deferred_free_range(free_base_page,
1307                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1308                                 free_base_page = NULL;
1309                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1310
1311                                 page = pfn_to_page(pfn);
1312                                 cond_resched();
1313                         }
1314
1315                         if (page->flags) {
1316                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1317                                 goto free_range;
1318                         }
1319
1320                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1321                         if (!free_base_page) {
1322                                 free_base_page = page;
1323                                 free_base_pfn = pfn;
1324                                 nr_to_free = 0;
1325                         }
1326                         nr_to_free++;
1327
1328                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1329                         continue;
1330 free_range:
1331                         /* Free the current block of pages to allocator */
1332                         nr_pages += nr_to_free;
1333                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1334                                                                 nr_to_free);
1335                         free_base_page = NULL;
1336                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1337                 }
1338
1339                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1340         }
1341
1342         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1343         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1344
1345         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1346                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1347
1348         pgdat_init_report_one_done();
1349         return 0;
1350 }
1351 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1352
1353 void __init page_alloc_init_late(void)
1354 {
1355         struct zone *zone;
1356
1357 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1358         int nid;
1359
1360         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1361         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1362         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1363                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1364         }
1365
1366         /* Block until all are initialised */
1367         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1368
1369         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1370         files_maxfiles_init();
1371 #endif
1372
1373         for_each_populated_zone(zone)
1374                 set_zone_contiguous(zone);
1375 }
1376
1377 #ifdef CONFIG_CMA
1378 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1379 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1380 {
1381         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1382         struct page *p = page;
1383
1384         do {
1385                 __ClearPageReserved(p);
1386                 set_page_count(p, 0);
1387         } while (++p, --i);
1388
1389         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1390
1391         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1392                 i = pageblock_nr_pages;
1393                 p = page;
1394                 do {
1395                         set_page_refcounted(p);
1396                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1397                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1398                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1399         } else {
1400                 set_page_refcounted(page);
1401                 __free_pages(page, pageblock_order);
1402         }
1403
1404         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1405 }
1406 #endif
1407
1408 /*
1409  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1410  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1411  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1412  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1413  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1414  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1415  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1416  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1417  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1418  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1419  *
1420  * -- nyc
1421  */
1422 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1423         int low, int high, struct free_area *area,
1424         int migratetype)
1425 {
1426         unsigned long size = 1 << high;
1427
1428         while (high > low) {
1429                 area--;
1430                 high--;
1431                 size >>= 1;
1432                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1433
1434                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1435                         debug_guardpage_enabled() &&
1436                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1437                         /*
1438                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1439                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1440                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1441                          * pages will stay not present in virtual address space
1442                          */
1443                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1444                         continue;
1445                 }
1446                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1447                 area->nr_free++;
1448                 set_page_order(&page[size], high);
1449         }
1450 }
1451
1452 /*
1453  * This page is about to be returned from the page allocator
1454  */
1455 static inline int check_new_page(struct page *page)
1456 {
1457         const char *bad_reason = NULL;
1458         unsigned long bad_flags = 0;
1459
1460         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1461                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1462         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1463                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1464         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1465                 bad_reason = "nonzero _count";
1466         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1467                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1468                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1469         }
1470         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1471                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1472                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1473         }
1474 #ifdef CONFIG_MEMCG
1475         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1476                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1477 #endif
1478         if (unlikely(bad_reason)) {
1479                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1480                 return 1;
1481         }
1482         return 0;
1483 }
1484
1485 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1486 {
1487         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1488                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1489 }
1490
1491 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1492                                                                 int alloc_flags)
1493 {
1494         int i;
1495         bool poisoned = true;
1496
1497         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1498                 struct page *p = page + i;
1499                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1500                         return 1;
1501                 if (poisoned)
1502                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1503         }
1504
1505         set_page_private(page, 0);
1506         set_page_refcounted(page);
1507
1508         arch_alloc_page(page, order);
1509         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1510         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1511         kasan_alloc_pages(page, order);
1512
1513         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1514                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1515                         clear_highpage(page + i);
1516
1517         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1518                 prep_compound_page(page, order);
1519
1520         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1521
1522         /*
1523          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1524          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1525          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1526          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1527          */
1528         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1529                 set_page_pfmemalloc(page);
1530         else
1531                 clear_page_pfmemalloc(page);
1532
1533         return 0;
1534 }
1535
1536 /*
1537  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1538  * the smallest available page from the freelists
1539  */
1540 static inline
1541 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1542                                                 int migratetype)
1543 {
1544         unsigned int current_order;
1545         struct free_area *area;
1546         struct page *page;
1547
1548         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1549         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1550                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1551                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1552                                                         struct page, lru);
1553                 if (!page)
1554                         continue;
1555                 list_del(&page->lru);
1556                 rmv_page_order(page);
1557                 area->nr_free--;
1558                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1559                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1560                 return page;
1561         }
1562
1563         return NULL;
1564 }
1565
1566
1567 /*
1568  * This array describes the order lists are fallen back to when
1569  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1570  */
1571 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1572         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1573         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1574         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1575 #ifdef CONFIG_CMA
1576         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1577 #endif
1578 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1579         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1580 #endif
1581 };
1582
1583 #ifdef CONFIG_CMA
1584 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1585                                         unsigned int order)
1586 {
1587         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1588 }
1589 #else
1590 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1591                                         unsigned int order) { return NULL; }
1592 #endif
1593
1594 /*
1595  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1596  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1597  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1598  */
1599 int move_freepages(struct zone *zone,
1600                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1601                           int migratetype)
1602 {
1603         struct page *page;
1604         unsigned int order;
1605         int pages_moved = 0;
1606
1607 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1608         /*
1609          * page_zone is not safe to call in this context when
1610          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1611          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1612          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1613          * grouping pages by mobility
1614          */
1615         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1616 #endif
1617
1618         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1619                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1620                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1621
1622                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1623                         page++;
1624                         continue;
1625                 }
1626
1627                 if (!PageBuddy(page)) {
1628                         page++;
1629                         continue;
1630                 }
1631
1632                 order = page_order(page);
1633                 list_move(&page->lru,
1634                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1635                 page += 1 << order;
1636                 pages_moved += 1 << order;
1637         }
1638
1639         return pages_moved;
1640 }
1641
1642 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1643                                 int migratetype)
1644 {
1645         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1646         struct page *start_page, *end_page;
1647
1648         start_pfn = page_to_pfn(page);
1649         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1650         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1651         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1652         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1653
1654         /* Do not cross zone boundaries */
1655         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1656                 start_page = page;
1657         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1658                 return 0;
1659
1660         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1661 }
1662
1663 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1664                                         int start_order, int migratetype)
1665 {
1666         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1667
1668         while (nr_pageblocks--) {
1669                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1670                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1671         }
1672 }
1673
1674 /*
1675  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1676  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1677  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1678  *
1679  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1680  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1681  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1682  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1683  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1684  * pageblocks.
1685  */
1686 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1687 {
1688         /*
1689          * Leaving this order check is intended, although there is
1690          * relaxed order check in next check. The reason is that
1691          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1692          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1693          * so could be changed anytime.
1694          */
1695         if (order >= pageblock_order)
1696                 return true;
1697
1698         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1699                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1700                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1701                 page_group_by_mobility_disabled)
1702                 return true;
1703
1704         return false;
1705 }
1706
1707 /*
1708  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1709  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1710  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1711  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1712  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1713  */
1714 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1715                                                           int start_type)
1716 {
1717         unsigned int current_order = page_order(page);
1718         int pages;
1719
1720         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1721         if (current_order >= pageblock_order) {
1722                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1723                 return;
1724         }
1725
1726         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1727
1728         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1729         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1730                         page_group_by_mobility_disabled)
1731                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1732 }
1733
1734 /*
1735  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1736  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1737  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1738  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1739  */
1740 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1741                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1742 {
1743         int i;
1744         int fallback_mt;
1745
1746         if (area->nr_free == 0)
1747                 return -1;
1748
1749         *can_steal = false;
1750         for (i = 0;; i++) {
1751                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1752                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1753                         break;
1754
1755                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1756                         continue;
1757
1758                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1759                         *can_steal = true;
1760
1761                 if (!only_stealable)
1762                         return fallback_mt;
1763
1764                 if (*can_steal)
1765                         return fallback_mt;
1766         }
1767
1768         return -1;
1769 }
1770
1771 /*
1772  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1773  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1774  */
1775 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1776                                 unsigned int alloc_order)
1777 {
1778         int mt;
1779         unsigned long max_managed, flags;
1780
1781         /*
1782          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1783          * Check is race-prone but harmless.
1784          */
1785         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1786         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1787                 return;
1788
1789         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1790
1791         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1792         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1793                 goto out_unlock;
1794
1795         /* Yoink! */
1796         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1797         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1798                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1799                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1800                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1801                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1802         }
1803
1804 out_unlock:
1805         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1810  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1811  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1812  * to recover from than an OOM.
1813  */
1814 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1815 {
1816         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1817         unsigned long flags;
1818         struct zoneref *z;
1819         struct zone *zone;
1820         struct page *page;
1821         int order;
1822
1823         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1824                                                                 ac->nodemask) {
1825                 /* Preserve at least one pageblock */
1826                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1827                         continue;
1828
1829                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1830                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1831                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1832
1833                         page = list_first_entry_or_null(
1834                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1835                                         struct page, lru);
1836                         if (!page)
1837                                 continue;
1838
1839                         /*
1840                          * It should never happen but changes to locking could
1841                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1842                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1843                          * and watch for underflows.
1844                          */
1845                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1846                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1847
1848                         /*
1849                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1850                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1851                          * is doing the work and needs the pages. More
1852                          * importantly, if the block was always converted to
1853                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1854                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1855                          * may increase.
1856                          */
1857                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1858                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1859                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1860                         return;
1861                 }
1862                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1863         }
1864 }
1865
1866 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1867 static inline struct page *
1868 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1869 {
1870         struct free_area *area;
1871         unsigned int current_order;
1872         struct page *page;
1873         int fallback_mt;
1874         bool can_steal;
1875
1876         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1877         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1878                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1879                                 --current_order) {
1880                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1881                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1882                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1883                 if (fallback_mt == -1)
1884                         continue;
1885
1886                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1887                                                 struct page, lru);
1888                 if (can_steal)
1889                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1890
1891                 /* Remove the page from the freelists */
1892                 area->nr_free--;
1893                 list_del(&page->lru);
1894                 rmv_page_order(page);
1895
1896                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1897                                         start_migratetype);
1898                 /*
1899                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1900                  * migratetype depending on the decisions in
1901                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1902                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1903                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1904                  */
1905                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1906
1907                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1908                         start_migratetype, fallback_mt);
1909
1910                 return page;
1911         }
1912
1913         return NULL;
1914 }
1915
1916 /*
1917  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1918  * Call me with the zone->lock already held.
1919  */
1920 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1921                                 int migratetype)
1922 {
1923         struct page *page;
1924
1925         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1926         if (unlikely(!page)) {
1927                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1928                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1929
1930                 if (!page)
1931                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1932         }
1933
1934         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1935         return page;
1936 }
1937
1938 /*
1939  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1940  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1941  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1942  */
1943 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1944                         unsigned long count, struct list_head *list,
1945                         int migratetype, bool cold)
1946 {
1947         int i;
1948
1949         spin_lock(&zone->lock);
1950         for (i = 0; i < count; ++i) {
1951                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1952                 if (unlikely(page == NULL))
1953                         break;
1954
1955                 /*
1956                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1957                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1958                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1959                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1960                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1961                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1962                  * properly.
1963                  */
1964                 if (likely(!cold))
1965                         list_add(&page->lru, list);
1966                 else
1967                         list_add_tail(&page->lru, list);
1968                 list = &page->lru;
1969                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1970                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1971                                               -(1 << order));
1972         }
1973         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1974         spin_unlock(&zone->lock);
1975         return i;
1976 }
1977
1978 #ifdef CONFIG_NUMA
1979 /*
1980  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1981  * currently executing processor on remote nodes after they have
1982  * expired.
1983  *
1984  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1985  * a single processor.
1986  */
1987 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1988 {
1989         unsigned long flags;
1990         int to_drain, batch;
1991
1992         local_irq_save(flags);
1993         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1994         to_drain = min(pcp->count, batch);
1995         if (to_drain > 0) {
1996                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1997                 pcp->count -= to_drain;
1998         }
1999         local_irq_restore(flags);
2000 }
2001 #endif
2002
2003 /*
2004  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2005  *
2006  * The processor must either be the current processor and the
2007  * thread pinned to the current processor or a processor that
2008  * is not online.
2009  */
2010 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2011 {
2012         unsigned long flags;
2013         struct per_cpu_pageset *pset;
2014         struct per_cpu_pages *pcp;
2015
2016         local_irq_save(flags);
2017         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2018
2019         pcp = &pset->pcp;
2020         if (pcp->count) {
2021                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2022                 pcp->count = 0;
2023         }
2024         local_irq_restore(flags);
2025 }
2026
2027 /*
2028  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2029  *
2030  * The processor must either be the current processor and the
2031  * thread pinned to the current processor or a processor that
2032  * is not online.
2033  */
2034 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2035 {
2036         struct zone *zone;
2037
2038         for_each_populated_zone(zone) {
2039                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2040         }
2041 }
2042
2043 /*
2044  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2045  *
2046  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2047  * the single zone's pages.
2048  */
2049 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2050 {
2051         int cpu = smp_processor_id();
2052
2053         if (zone)
2054                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2055         else
2056                 drain_pages(cpu);
2057 }
2058
2059 /*
2060  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2061  *
2062  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2063  *
2064  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2065  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2066  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2067  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2068  * before the call to on_each_cpu_mask().
2069  */
2070 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2071 {
2072         int cpu;
2073
2074         /*
2075          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2076          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2077          */
2078         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2079
2080         /*
2081          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2082          * as offline notification will cause the notified
2083          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2084          * disables preemption as part of its processing
2085          */
2086         for_each_online_cpu(cpu) {
2087                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2088                 struct zone *z;
2089                 bool has_pcps = false;
2090
2091                 if (zone) {
2092                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2093                         if (pcp->pcp.count)
2094                                 has_pcps = true;
2095                 } else {
2096                         for_each_populated_zone(z) {
2097                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2098                                 if (pcp->pcp.count) {
2099                                         has_pcps = true;
2100                                         break;
2101                                 }
2102                         }
2103                 }
2104
2105                 if (has_pcps)
2106                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2107                 else
2108                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2109         }
2110         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2111                                                                 zone, 1);
2112 }
2113
2114 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2115
2116 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2117 {
2118         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2119         unsigned long flags;
2120         unsigned int order, t;
2121         struct page *page;
2122
2123         if (zone_is_empty(zone))
2124                 return;
2125
2126         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2127
2128         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2129         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2130                 if (pfn_valid(pfn)) {
2131                         page = pfn_to_page(pfn);
2132                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2133                                 swsusp_unset_page_free(page);
2134                 }
2135
2136         for_each_migratetype_order(order, t) {
2137                 list_for_each_entry(page,
2138                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2139                         unsigned long i;
2140
2141                         pfn = page_to_pfn(page);
2142                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2143                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2144                 }
2145         }
2146         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2147 }
2148 #endif /* CONFIG_PM */
2149
2150 /*
2151  * Free a 0-order page
2152  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2153  */
2154 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2155 {
2156         struct zone *zone = page_zone(page);
2157         struct per_cpu_pages *pcp;
2158         unsigned long flags;
2159         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2160         int migratetype;
2161
2162         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2163                 return;
2164
2165         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2166         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2167         local_irq_save(flags);
2168         __count_vm_event(PGFREE);
2169
2170         /*
2171          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2172          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2173          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2174          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2175          * excessively into the page allocator
2176          */
2177         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2178                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2179                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2180                         goto out;
2181                 }
2182                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2183         }
2184
2185         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2186         if (!cold)
2187                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2188         else
2189                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2190         pcp->count++;
2191         if (pcp->count >= pcp->high) {
2192                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2193                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2194                 pcp->count -= batch;
2195         }
2196
2197 out:
2198         local_irq_restore(flags);
2199 }
2200
2201 /*
2202  * Free a list of 0-order pages
2203  */
2204 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2205 {
2206         struct page *page, *next;
2207
2208         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2209                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2210                 free_hot_cold_page(page, cold);
2211         }
2212 }
2213
2214 /*
2215  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2216  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2217  * Each sub-page must be freed individually.
2218  *
2219  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2220  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2221  */
2222 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2223 {
2224         int i;
2225         gfp_t gfp_mask;
2226
2227         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2228         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2229
2230 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2231         /*
2232          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2233          * otherwise free the whole shadow.
2234          */
2235         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2236                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2237 #endif
2238
2239         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2240         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2241         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2242                 set_page_refcounted(page + i);
2243                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2244         }
2245 }
2246 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2247
2248 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2249 {
2250         unsigned long watermark;
2251         struct zone *zone;
2252         int mt;
2253
2254         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2255
2256         zone = page_zone(page);
2257         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2258
2259         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2260                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2261                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2262                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2263                         return 0;
2264
2265                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2266         }
2267
2268         /* Remove page from free list */
2269         list_del(&page->lru);
2270         zone->free_area[order].nr_free--;
2271         rmv_page_order(page);
2272
2273         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2274
2275         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2276         if (order >= pageblock_order - 1) {
2277                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2278                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2279                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2280                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2281                                 set_pageblock_migratetype(page,
2282                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2283                 }
2284         }
2285
2286
2287         return 1UL << order;
2288 }
2289
2290 /*
2291  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2292  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2293  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2294  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2295  * are enabled.
2296  *
2297  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2298  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2299  */
2300 int split_free_page(struct page *page)
2301 {
2302         unsigned int order;
2303         int nr_pages;
2304
2305         order = page_order(page);
2306
2307         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2308         if (!nr_pages)
2309                 return 0;
2310
2311         /* Split into individual pages */
2312         set_page_refcounted(page);
2313         split_page(page, order);
2314         return nr_pages;
2315 }
2316
2317 /*
2318  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2319  */
2320 static inline
2321 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2322                         struct zone *zone, unsigned int order,
2323                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2324 {
2325         unsigned long flags;
2326         struct page *page;
2327         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2328
2329         if (likely(order == 0)) {
2330                 struct per_cpu_pages *pcp;
2331                 struct list_head *list;
2332
2333                 local_irq_save(flags);
2334                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2335                 list = &pcp->lists[migratetype];
2336                 if (list_empty(list)) {
2337                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2338                                         pcp->batch, list,
2339                                         migratetype, cold);
2340                         if (unlikely(list_empty(list)))
2341                                 goto failed;
2342                 }
2343
2344                 if (cold)
2345                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2346                 else
2347                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2348
2349                 list_del(&page->lru);
2350                 pcp->count--;
2351         } else {
2352                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2353                         /*
2354                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2355                          *
2356                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2357                          * properly detect and handle allocation failures.
2358                          *
2359                          * We most definitely don't want callers attempting to
2360                          * allocate greater than order-1 page units with
2361                          * __GFP_NOFAIL.
2362                          */
2363                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2364                 }
2365                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2366
2367                 page = NULL;
2368                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2369                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2370                         if (page)
2371                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2372                 }
2373                 if (!page)
2374                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2375                 spin_unlock(&zone->lock);
2376                 if (!page)
2377                         goto failed;
2378                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2379                                           get_pcppage_migratetype(page));
2380         }
2381
2382         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2383         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2384             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2385                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2386
2387         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2388         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2389         local_irq_restore(flags);
2390
2391         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2392         return page;
2393
2394 failed:
2395         local_irq_restore(flags);
2396         return NULL;
2397 }
2398
2399 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2400
2401 static struct {
2402         struct fault_attr attr;
2403
2404         bool ignore_gfp_highmem;
2405         bool ignore_gfp_reclaim;
2406         u32 min_order;
2407 } fail_page_alloc = {
2408         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2409         .ignore_gfp_reclaim = true,
2410         .ignore_gfp_highmem = true,
2411         .min_order = 1,
2412 };
2413
2414 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2415 {
2416         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2417 }
2418 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2419
2420 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2421 {
2422         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2423                 return false;
2424         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2425                 return false;
2426         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2427                 return false;
2428         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2429                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2430                 return false;
2431
2432         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2433 }
2434
2435 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2436
2437 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2438 {
2439         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2440         struct dentry *dir;
2441
2442         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2443                                         &fail_page_alloc.attr);
2444         if (IS_ERR(dir))
2445                 return PTR_ERR(dir);
2446
2447         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2448                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2449                 goto fail;
2450         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2451                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2452                 goto fail;
2453         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2454                                 &fail_page_alloc.min_order))
2455                 goto fail;
2456
2457         return 0;
2458 fail:
2459         debugfs_remove_recursive(dir);
2460
2461         return -ENOMEM;
2462 }
2463
2464 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2465
2466 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2467
2468 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2469
2470 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2471 {
2472         return false;
2473 }
2474
2475 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2476
2477 /*
2478  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2479  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2480  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2481  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2482  */
2483 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2484                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2485                         long free_pages)
2486 {
2487         long min = mark;
2488         int o;
2489         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2490
2491         /* free_pages may go negative - that's OK */
2492         free_pages -= (1 << order) - 1;
2493
2494         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2495                 min -= min / 2;
2496
2497         /*
2498          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2499          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2500          * atomic reserve but it avoids a search.
2501          */
2502         if (likely(!alloc_harder))
2503                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2504         else
2505                 min -= min / 4;
2506
2507 #ifdef CONFIG_CMA
2508         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2509         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2510                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2511 #endif
2512
2513         /*
2514          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2515          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2516          * even if a suitable page happened to be free.
2517          */
2518         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2519                 return false;
2520
2521         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2522         if (!order)
2523                 return true;
2524
2525         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2526         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2527                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2528                 int mt;
2529
2530                 if (!area->nr_free)
2531                         continue;
2532
2533                 if (alloc_harder)
2534                         return true;
2535
2536                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2537                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2538                                 return true;
2539                 }
2540
2541 #ifdef CONFIG_CMA
2542                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2543                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2544                         return true;
2545                 }
2546 #endif
2547         }
2548         return false;
2549 }
2550
2551 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2552                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2553 {
2554         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2555                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2556 }
2557
2558 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2559                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2560 {
2561         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2562
2563         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2564                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2565
2566         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2567                                                                 free_pages);
2568 }
2569
2570 #ifdef CONFIG_NUMA
2571 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2572 {
2573         return local_zone->node == zone->node;
2574 }
2575
2576 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2577 {
2578         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2579                                 RECLAIM_DISTANCE;
2580 }
2581 #else   /* CONFIG_NUMA */
2582 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2583 {
2584         return true;
2585 }
2586
2587 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2588 {
2589         return true;
2590 }
2591 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2592
2593 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2594 {
2595         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2596
2597         do {
2598                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2599                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2600                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2601                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2602         } while (zone++ != preferred_zone);
2603 }
2604
2605 /*
2606  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2607  * a page.
2608  */
2609 static struct page *
2610 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2611                                                 const struct alloc_context *ac)
2612 {
2613         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2614         struct zoneref *z;
2615         struct page *page = NULL;
2616         struct zone *zone;
2617         int nr_fair_skipped = 0;
2618         bool zonelist_rescan;
2619
2620 zonelist_scan:
2621         zonelist_rescan = false;
2622
2623         /*
2624          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2625          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2626          */
2627         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2628                                                                 ac->nodemask) {
2629                 unsigned long mark;
2630
2631                 if (cpusets_enabled() &&
2632                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2633                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2634                                 continue;
2635                 /*
2636                  * Distribute pages in proportion to the individual
2637                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2638                  * page was allocated in should have no effect on the
2639                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2640                  */
2641                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2642                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2643                                 break;
2644                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2645                                 nr_fair_skipped++;
2646                                 continue;
2647                         }
2648                 }
2649                 /*
2650                  * When allocating a page cache page for writing, we
2651                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2652                  * limit, such that no single zone holds more than its
2653                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2654                  * The dirty limits take into account the zone's
2655                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2656                  * should be able to balance it without having to
2657                  * write pages from its LRU list.
2658                  *
2659                  * This may look like it could increase pressure on
2660                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2661                  * before they are full.  But the pages that do spill
2662                  * over are limited as the lower zones are protected
2663                  * by this very same mechanism.  It should not become
2664                  * a practical burden to them.
2665                  *
2666                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2667                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2668                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2669                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2670                  * zones are together not big enough to reach the
2671                  * global limit.  The proper fix for these situations
2672                  * will require awareness of zones in the
2673                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2674                  */
2675                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2676                         continue;
2677
2678                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2679                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2680                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2681                         int ret;
2682
2683                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2684                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2685                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2686                                 goto try_this_zone;
2687
2688                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2689                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2690                                 continue;
2691
2692                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2693                         switch (ret) {
2694                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2695                                 /* did not scan */
2696                                 continue;
2697                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2698                                 /* scanned but unreclaimable */
2699                                 continue;
2700                         default:
2701                                 /* did we reclaim enough */
2702                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2703                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2704                                         goto try_this_zone;
2705
2706                                 continue;
2707                         }
2708                 }
2709
2710 try_this_zone:
2711                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2712                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2713                 if (page) {
2714                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2715                                 goto try_this_zone;
2716
2717                         /*
2718                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2719                          * if the pageblock should be reserved for the future
2720                          */
2721                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2722                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2723
2724                         return page;
2725                 }
2726         }
2727
2728         /*
2729          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2730          * local node.  However, the local node might have free pages left
2731          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2732          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2733          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2734          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2735          */
2736         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2737                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2738                 if (nr_fair_skipped) {
2739                         zonelist_rescan = true;
2740                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2741                 }
2742                 if (nr_online_nodes > 1)
2743                         zonelist_rescan = true;
2744         }
2745
2746         if (zonelist_rescan)
2747                 goto zonelist_scan;
2748
2749         return NULL;
2750 }
2751
2752 /*
2753  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2754  * meminfo in irq context.
2755  */
2756 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2757 {
2758         bool ret = false;
2759
2760 #if NODES_SHIFT > 8
2761         ret = in_interrupt();
2762 #endif
2763         return ret;
2764 }
2765
2766 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2767                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2768                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2769
2770 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2771 {
2772         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2773
2774         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2775             debug_guardpage_minorder() > 0)
2776                 return;
2777
2778         /*
2779          * This documents exceptions given to allocations in certain
2780          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2781          * of allowed nodes.
2782          */
2783         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2784                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2785                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2786                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2787         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2788                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2789
2790         if (fmt) {
2791                 struct va_format vaf;
2792                 va_list args;
2793
2794                 va_start(args, fmt);
2795
2796                 vaf.fmt = fmt;
2797                 vaf.va = &args;
2798
2799                 pr_warn("%pV", &vaf);
2800
2801                 va_end(args);
2802         }
2803
2804         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2805                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2806         dump_stack();
2807         if (!should_suppress_show_mem())
2808                 show_mem(filter);
2809 }
2810
2811 static inline struct page *
2812 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2813         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2814 {
2815         struct oom_control oc = {
2816                 .zonelist = ac->zonelist,
2817                 .nodemask = ac->nodemask,
2818                 .gfp_mask = gfp_mask,
2819                 .order = order,
2820         };
2821         struct page *page;
2822
2823         *did_some_progress = 0;
2824
2825         /*
2826          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2827          * making progress for us.
2828          */
2829         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2830                 *did_some_progress = 1;
2831                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2832                 return NULL;
2833         }
2834
2835         /*
2836          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2837          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2838          * we're still under heavy pressure.
2839          */
2840         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2841                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2842         if (page)
2843                 goto out;
2844
2845         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2846                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2847                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2848                         goto out;
2849                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2850                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2851                         goto out;
2852                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2853                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2854                         goto out;
2855                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2856                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2857                         /*
2858                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2859                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2860                          * keep looping as per tradition.
2861                          */
2862                         *did_some_progress = 1;
2863                         goto out;
2864                 }
2865                 if (pm_suspended_storage())
2866                         goto out;
2867                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2868                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2869                         goto out;
2870         }
2871         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2872         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2873                 *did_some_progress = 1;
2874
2875                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2876                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2877                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2878                         /*
2879                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2880                          * are depleted
2881                          */
2882                         if (!page)
2883                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2884                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2885                 }
2886         }
2887 out:
2888         mutex_unlock(&oom_lock);
2889         return page;
2890 }
2891
2892 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2893 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2894 static struct page *
2895 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2896                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2897                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2898                 bool *deferred_compaction)
2899 {
2900         unsigned long compact_result;
2901         struct page *page;
2902
2903         if (!order)
2904                 return NULL;
2905
2906         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2907         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2908                                                 mode, contended_compaction);
2909         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2910
2911         switch (compact_result) {
2912         case COMPACT_DEFERRED:
2913                 *deferred_compaction = true;
2914                 /* fall-through */
2915         case COMPACT_SKIPPED:
2916                 return NULL;
2917         default:
2918                 break;
2919         }
2920
2921         /*
2922          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2923          * count a compaction stall
2924          */
2925         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2926
2927         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2928                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2929
2930         if (page) {
2931                 struct zone *zone = page_zone(page);
2932
2933                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2934                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2935                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2936                 return page;
2937         }
2938
2939         /*
2940          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2941          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2942          */
2943         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2944
2945         cond_resched();
2946
2947         return NULL;
2948 }
2949 #else
2950 static inline struct page *
2951 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2952                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2953                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2954                 bool *deferred_compaction)
2955 {
2956         return NULL;
2957 }
2958 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2959
2960 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2961 static int
2962 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2963                                         const struct alloc_context *ac)
2964 {
2965         struct reclaim_state reclaim_state;
2966         int progress;
2967
2968         cond_resched();
2969
2970         /* We now go into synchronous reclaim */
2971         cpuset_memory_pressure_bump();
2972         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2973         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2974         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2975         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2976
2977         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2978                                                                 ac->nodemask);
2979
2980         current->reclaim_state = NULL;
2981         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2982         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2983
2984         cond_resched();
2985
2986         return progress;
2987 }
2988
2989 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2990 static inline struct page *
2991 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2992                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2993                 unsigned long *did_some_progress)
2994 {
2995         struct page *page = NULL;
2996         bool drained = false;
2997
2998         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2999         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3000                 return NULL;
3001
3002 retry:
3003         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3004                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3005
3006         /*
3007          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3008          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3009          * Shrink them them and try again
3010          */
3011         if (!page && !drained) {
3012                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3013                 drain_all_pages(NULL);
3014                 drained = true;
3015                 goto retry;
3016         }
3017
3018         return page;
3019 }
3020
3021 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3022 {
3023         struct zoneref *z;
3024         struct zone *zone;
3025
3026         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3027                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3028                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
3029 }
3030
3031 static inline int
3032 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3033 {
3034         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3035
3036         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3037         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3038
3039         /*
3040          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3041          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3042          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3043          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3044          */
3045         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3046
3047         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3048                 /*
3049                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3050                  * if it can't schedule.
3051                  */
3052                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3053                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3054                 /*
3055                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3056                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3057                  */
3058                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3059         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3060                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3061
3062         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3063                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3064                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3065                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3066                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3067                 else if (!in_interrupt() &&
3068                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3069                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3070                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3071         }
3072 #ifdef CONFIG_CMA
3073         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3074                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3075 #endif
3076         return alloc_flags;
3077 }
3078
3079 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3080 {
3081         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3082 }
3083
3084 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3085 {
3086         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3087 }
3088
3089 static inline struct page *
3090 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3091                                                 struct alloc_context *ac)
3092 {
3093         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3094         struct page *page = NULL;
3095         int alloc_flags;
3096         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3097         unsigned long did_some_progress;
3098         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3099         bool deferred_compaction = false;
3100         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3101
3102         /*
3103          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3104          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3105          * be using allocators in order of preference for an area that is
3106          * too large.
3107          */
3108         if (order >= MAX_ORDER) {
3109                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3110                 return NULL;
3111         }
3112
3113         /*
3114          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3115          * callers that are not in atomic context.
3116          */
3117         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3118                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3119                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3120
3121         /*
3122          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3123          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3124          * speculative node-specific allocation.
3125          */
3126         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3127                 goto nopage;
3128
3129 retry:
3130         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3131                 wake_all_kswapds(order, ac);
3132
3133         /*
3134          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3135          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3136          * to how we want to proceed.
3137          */
3138         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3139
3140         /*
3141          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3142          * cpusets.
3143          */
3144         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3145                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3146                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3147                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3148                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3149         }
3150
3151         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3152         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3153                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3154         if (page)
3155                 goto got_pg;
3156
3157         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3158         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3159                 /*
3160                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3161                  * the allocation is high priority and these type of
3162                  * allocations are system rather than user orientated
3163                  */
3164                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3165                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3166                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3167                 if (page)
3168                         goto got_pg;
3169         }
3170
3171         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3172         if (!can_direct_reclaim) {
3173                 /*
3174                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3175                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3176                  * to fail.
3177                  */
3178                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3179                 goto nopage;
3180         }
3181
3182         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3183         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3184                 /*
3185                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3186                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3187                  * for somebody to do a work for us.
3188                  */
3189                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3190                         cond_resched();
3191                         goto retry;
3192                 }
3193                 goto nopage;
3194         }
3195
3196         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3197         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3198                 goto nopage;
3199
3200         /*
3201          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3202          * attempts after direct reclaim are synchronous
3203          */
3204         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3205                                         migration_mode,
3206                                         &contended_compaction,
3207                                         &deferred_compaction);
3208         if (page)
3209                 goto got_pg;
3210
3211         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3212         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3213                 /*
3214                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3215                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3216                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3217                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3218                  * instead of entering direct reclaim.
3219                  */
3220                 if (deferred_compaction)
3221                         goto nopage;
3222
3223                 /*
3224                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3225                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3226                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3227                  * so we fallback to base pages instead.
3228                  */
3229                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3230                         goto nopage;
3231
3232                 /*
3233                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3234                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3235                  * khugepaged trying to collapse.
3236                  */
3237                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3238                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3239                         goto nopage;
3240         }
3241
3242         /*
3243          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3244          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3245          * khugepaged trying to collapse.
3246          */
3247         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3248                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3249
3250         /* Try direct reclaim and then allocating */
3251         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3252                                                         &did_some_progress);
3253         if (page)
3254                 goto got_pg;
3255
3256         /* Do not loop if specifically requested */
3257         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3258                 goto noretry;
3259
3260         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3261         pages_reclaimed += did_some_progress;
3262         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3263             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3264                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3265                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3266                 goto retry;
3267         }
3268
3269         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3270         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3271         if (page)
3272                 goto got_pg;
3273
3274         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3275         if (did_some_progress)
3276                 goto retry;
3277
3278 noretry:
3279         /*
3280          * High-order allocations do not necessarily loop after
3281          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3282          * being called after reclaim so call directly if necessary
3283          */
3284         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3285                                             ac, migration_mode,
3286                                             &contended_compaction,
3287                                             &deferred_compaction);
3288         if (page)
3289                 goto got_pg;
3290 nopage:
3291         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3292 got_pg:
3293         return page;
3294 }
3295
3296 /*
3297  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3298  */
3299 struct page *
3300 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3301                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3302 {
3303         struct zoneref *preferred_zoneref;
3304         struct page *page = NULL;
3305         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3306         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3307         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3308         struct alloc_context ac = {
3309                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3310                 .nodemask = nodemask,
3311                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3312         };
3313
3314         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3315
3316         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3317
3318         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3319
3320         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3321                 return NULL;
3322
3323         /*
3324          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3325          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3326          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3327          */
3328         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3329                 return NULL;
3330
3331         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3332                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3333
3334 retry_cpuset:
3335         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3336
3337         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3338         ac.zonelist = zonelist;
3339
3340         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3341         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3342
3343         /* The preferred zone is used for statistics later */
3344         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3345                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3346                                 &ac.preferred_zone);
3347         if (!ac.preferred_zone)
3348                 goto out;
3349         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3350
3351         /* First allocation attempt */
3352         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3353         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3354         if (unlikely(!page)) {
3355                 /*
3356                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3357                  * can deadlock because I/O on the device might not
3358                  * complete.
3359                  */
3360                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3361                 ac.spread_dirty_pages = false;
3362
3363                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3364         }
3365
3366         if (kmemcheck_enabled && page)
3367                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3368
3369         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3370
3371 out:
3372         /*
3373          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3374          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3375          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3376          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3377          */
3378         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3379                 goto retry_cpuset;
3380
3381         return page;
3382 }
3383 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3384
3385 /*
3386  * Common helper functions.
3387  */
3388 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3389 {
3390         struct page *page;
3391
3392         /*
3393          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3394          * a highmem page
3395          */
3396         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3397
3398         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3399         if (!page)
3400                 return 0;
3401         return (unsigned long) page_address(page);
3402 }
3403 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3404
3405 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3406 {
3407         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3408 }
3409 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3410
3411 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3412 {
3413         if (put_page_testzero(page)) {
3414                 if (order == 0)
3415                         free_hot_cold_page(page, false);
3416                 else
3417                         __free_pages_ok(page, order);
3418         }
3419 }
3420
3421 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3422
3423 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3424 {
3425         if (addr != 0) {
3426                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3427                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3428         }
3429 }
3430
3431 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3432
3433 /*
3434  * Page Fragment:
3435  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3436  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3437  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3438  *
3439  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3440  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3441  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3442  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3443  */
3444 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3445                                        gfp_t gfp_mask)
3446 {
3447         struct page *page = NULL;
3448         gfp_t gfp = gfp_mask;
3449
3450 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3451         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3452                     __GFP_NOMEMALLOC;
3453         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3454                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3455         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3456 #endif
3457         if (unlikely(!page))
3458                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3459
3460         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3461
3462         return page;
3463 }
3464
3465 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3466                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3467 {
3468         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3469         struct page *page;
3470         int offset;
3471
3472         if (unlikely(!nc->va)) {
3473 refill:
3474                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3475                 if (!page)
3476                         return NULL;
3477
3478 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3479                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3480                 size = nc->size;
3481 #endif
3482                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3483                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3484                  */
3485                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3486
3487                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3488                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3489                 nc->pagecnt_bias = size;
3490                 nc->offset = size;
3491         }
3492
3493         offset = nc->offset - fragsz;
3494         if (unlikely(offset < 0)) {
3495                 page = virt_to_page(nc->va);
3496
3497                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3498                         goto refill;
3499
3500 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3501                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3502                 size = nc->size;
3503 #endif
3504                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3505                 atomic_set(&page->_count, size);
3506
3507                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3508                 nc->pagecnt_bias = size;
3509                 offset = size - fragsz;
3510         }
3511
3512         nc->pagecnt_bias--;
3513         nc->offset = offset;
3514
3515         return nc->va + offset;
3516 }
3517 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3518
3519 /*
3520  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3521  */
3522 void __free_page_frag(void *addr)
3523 {
3524         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3525
3526         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3527                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3528 }
3529 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3530
3531 /*
3532  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3533  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3534  * equivalent to alloc_pages.
3535  *
3536  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3537  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3538  */
3539 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3540 {
3541         struct page *page;
3542
3543         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3544         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3545                 __free_pages(page, order);
3546                 page = NULL;
3547         }
3548         return page;
3549 }
3550
3551 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3552 {
3553         struct page *page;
3554
3555         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3556         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3557                 __free_pages(page, order);
3558                 page = NULL;
3559         }
3560         return page;
3561 }
3562
3563 /*
3564  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3565  * alloc_kmem_pages.
3566  */
3567 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3568 {
3569         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3570         __free_pages(page, order);
3571 }
3572
3573 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3574 {
3575         if (addr != 0) {
3576                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3577                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3578         }
3579 }
3580
3581 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3582                 size_t size)
3583 {
3584         if (addr) {
3585                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3586                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3587
3588                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3589                 while (used < alloc_end) {
3590                         free_page(used);
3591                         used += PAGE_SIZE;
3592                 }
3593         }
3594         return (void *)addr;
3595 }
3596
3597 /**
3598  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3599  * @size: the number of bytes to allocate
3600  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3601  *
3602  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3603  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3604  * allocate memory in power-of-two pages.
3605  *
3606  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3607  *
3608  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3609  */
3610 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3611 {
3612         unsigned int order = get_order(size);
3613         unsigned long addr;
3614
3615         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3616         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3617 }
3618 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3619
3620 /**
3621  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3622  *                         pages on a node.
3623  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3624  * @size: the number of bytes to allocate
3625  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3626  *
3627  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3628  * back.
3629  */
3630 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3631 {
3632         unsigned int order = get_order(size);
3633         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3634         if (!p)
3635                 return NULL;
3636         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3637 }
3638
3639 /**
3640  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3641  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3642  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3643  *
3644  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3645  */
3646 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3647 {
3648         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3649         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3650
3651         while (addr < end) {
3652                 free_page(addr);
3653                 addr += PAGE_SIZE;
3654         }
3655 }
3656 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3657
3658 /**
3659  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3660  * @offset: The zone index of the highest zone
3661  *
3662  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3663  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3664  * zone, the number of pages is calculated as:
3665  *     managed_pages - high_pages
3666  */
3667 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3668 {
3669         struct zoneref *z;
3670         struct zone *zone;
3671
3672         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3673         unsigned long sum = 0;
3674
3675         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3676
3677         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3678                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3679                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3680                 if (size > high)
3681                         sum += size - high;
3682         }
3683
3684         return sum;
3685 }
3686
3687 /**
3688  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3689  *
3690  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3691  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3692  */
3693 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3694 {
3695         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3696 }
3697 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3698
3699 /**
3700  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3701  *
3702  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3703  * high watermark within all zones.
3704  */
3705 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3706 {
3707         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3708 }
3709
3710 static inline void show_node(struct zone *zone)
3711 {
3712         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3713                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3714 }
3715
3716 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3717 {
3718         val->totalram = totalram_pages;
3719         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3720         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3721         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3722         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3723         val->freehigh = nr_free_highpages();
3724         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3725 }
3726
3727 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3728
3729 #ifdef CONFIG_NUMA
3730 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3731 {
3732         int zone_type;          /* needs to be signed */
3733         unsigned long managed_pages = 0;
3734         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3735
3736         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3737                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3738         val->totalram = managed_pages;
3739         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3740         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3741 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3742         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3743         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3744                         NR_FREE_PAGES);
3745 #else
3746         val->totalhigh = 0;
3747         val->freehigh = 0;
3748 #endif
3749         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3750 }
3751 #endif
3752
3753 /*
3754  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3755  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3756  */
3757 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3758 {
3759         bool ret = false;
3760         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3761
3762         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3763                 goto out;
3764
3765         do {
3766                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3767                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3768         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3769 out:
3770         return ret;
3771 }
3772
3773 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3774
3775 static void show_migration_types(unsigned char type)
3776 {
3777         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3778                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3779                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3780                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3781                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3782 #ifdef CONFIG_CMA
3783                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3784 #endif
3785 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3786                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3787 #endif
3788         };
3789         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3790         char *p = tmp;
3791         int i;
3792
3793         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3794                 if (type & (1 << i))
3795                         *p++ = types[i];
3796         }
3797
3798         *p = '\0';
3799         printk("(%s) ", tmp);
3800 }
3801
3802 /*
3803  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3804  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3805  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3806  *
3807  * Bits in @filter:
3808  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3809  *   cpuset.
3810  */
3811 void show_free_areas(unsigned int filter)
3812 {
3813         unsigned long free_pcp = 0;
3814         int cpu;
3815         struct zone *zone;
3816
3817         for_each_populated_zone(zone) {
3818                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3819                         continue;
3820
3821                 for_each_online_cpu(cpu)
3822                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3823         }
3824
3825         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3826                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3827                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3828                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3829                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3830                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3831                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3832                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3833                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3834                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3835                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3836                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3837                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3838                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3839                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3840                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3841                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3842                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3843                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3844                 global_page_state(NR_SHMEM),
3845                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3846                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3847                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3848                 free_pcp,
3849                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3850
3851         for_each_populated_zone(zone) {
3852                 int i;
3853
3854                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3855                         continue;
3856
3857                 free_pcp = 0;
3858                 for_each_online_cpu(cpu)
3859                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3860
3861                 show_node(zone);
3862                 printk("%s"
3863                         " free:%lukB"
3864                         " min:%lukB"
3865                         " low:%lukB"
3866                         " high:%lukB"
3867                         " active_anon:%lukB"
3868                         " inactive_anon:%lukB"
3869                         " active_file:%lukB"
3870                         " inactive_file:%lukB"
3871                         " unevictable:%lukB"
3872                         " isolated(anon):%lukB"
3873                         " isolated(file):%lukB"
3874                         " present:%lukB"
3875                         " managed:%lukB"
3876                         " mlocked:%lukB"
3877                         " dirty:%lukB"
3878                         " writeback:%lukB"
3879                         " mapped:%lukB"
3880                         " shmem:%lukB"
3881                         " slab_reclaimable:%lukB"
3882                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3883                         " kernel_stack:%lukB"
3884                         " pagetables:%lukB"
3885                         " unstable:%lukB"
3886                         " bounce:%lukB"
3887                         " free_pcp:%lukB"
3888                         " local_pcp:%ukB"
3889                         " free_cma:%lukB"
3890                         " writeback_tmp:%lukB"
3891                         " pages_scanned:%lu"
3892                         " all_unreclaimable? %s"
3893                         "\n",
3894                         zone->name,
3895                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3896                         K(min_wmark_pages(zone)),
3897                         K(low_wmark_pages(zone)),
3898                         K(high_wmark_pages(zone)),
3899                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3900                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3901                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3902                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3903                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3904                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3905                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3906                         K(zone->present_pages),
3907                         K(zone->managed_pages),
3908                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3909                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3910                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3911                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3912                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3913                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3914                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3915                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3916                                 THREAD_SIZE / 1024,
3917                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3918                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3919                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3920                         K(free_pcp),
3921                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3922                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3923                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3924                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3925                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3926                         );
3927                 printk("lowmem_reserve[]:");
3928                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3929                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3930                 printk("\n");
3931         }
3932
3933         for_each_populated_zone(zone) {
3934                 unsigned int order;
3935                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3936                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3937
3938                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3939                         continue;
3940                 show_node(zone);
3941                 printk("%s: ", zone->name);
3942
3943                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3944                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3945                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3946                         int type;
3947
3948                         nr[order] = area->nr_free;
3949                         total += nr[order] << order;
3950
3951                         types[order] = 0;
3952                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3953                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3954                                         types[order] |= 1 << type;
3955                         }
3956                 }
3957                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3958                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3959                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3960                         if (nr[order])
3961                                 show_migration_types(types[order]);
3962                 }
3963                 printk("= %lukB\n", K(total));
3964         }
3965
3966         hugetlb_show_meminfo();
3967
3968         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3969
3970         show_swap_cache_info();
3971 }
3972
3973 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3974 {
3975         zoneref->zone = zone;
3976         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3977 }
3978
3979 /*
3980  * Builds allocation fallback zone lists.
3981  *
3982  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3983  */
3984 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3985                                 int nr_zones)
3986 {
3987         struct zone *zone;
3988         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3989
3990         do {
3991                 zone_type--;
3992                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3993                 if (populated_zone(zone)) {
3994                         zoneref_set_zone(zone,
3995                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3996                         check_highest_zone(zone_type);
3997                 }
3998         } while (zone_type);
3999
4000         return nr_zones;
4001 }
4002
4003
4004 /*
4005  *  zonelist_order:
4006  *  0 = automatic detection of better ordering.
4007  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4008  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4009  *
4010  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4011  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4012  */
4013 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4014 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4015 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4016
4017 /* zonelist order in the kernel.
4018  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4019  */
4020 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4021 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4022
4023
4024 #ifdef CONFIG_NUMA
4025 /* The value user specified ....changed by config */
4026 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4027 /* string for sysctl */
4028 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4029 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4030
4031 /*
4032  * interface for configure zonelist ordering.
4033  * command line option "numa_zonelist_order"
4034  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4035  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4036  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4037  */
4038
4039 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4040 {
4041         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4042                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4043         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4044                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4045         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4046                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4047         } else {
4048                 printk(KERN_WARNING
4049                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
4050                         "%s\n", s);
4051                 return -EINVAL;
4052         }
4053         return 0;
4054 }
4055
4056 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4057 {
4058         int ret;
4059
4060         if (!s)
4061                 return 0;
4062
4063         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4064         if (ret == 0)
4065                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4066
4067         return ret;
4068 }
4069 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4070
4071 /*
4072  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4073  */
4074 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4075                 void __user *buffer, size_t *length,
4076                 loff_t *ppos)
4077 {
4078         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4079         int ret;
4080         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4081
4082         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4083         if (write) {
4084                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4085                         ret = -EINVAL;
4086                         goto out;
4087                 }
4088                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4089         }
4090         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4091         if (ret)
4092                 goto out;
4093         if (write) {
4094                 int oldval = user_zonelist_order;
4095
4096                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4097                 if (ret) {
4098                         /*
4099                          * bogus value.  restore saved string
4100                          */
4101                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4102                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4103                         user_zonelist_order = oldval;
4104                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4105                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4106                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4107                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4108                 }
4109         }
4110 out:
4111         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4112         return ret;
4113 }
4114
4115
4116 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4117 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4118
4119 /**
4120  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4121  * @node: node whose fallback list we're appending
4122  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4123  *
4124  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4125  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4126  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4127  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4128  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4129  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4130  * on them otherwise.
4131  * It returns -1 if no node is found.
4132  */
4133 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4134 {
4135         int n, val;
4136         int min_val = INT_MAX;
4137         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4138         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4139
4140         /* Use the local node if we haven't already */
4141         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4142                 node_set(node, *used_node_mask);
4143                 return node;
4144         }
4145
4146         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4147
4148                 /* Don't want a node to appear more than once */
4149                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4150                         continue;
4151
4152                 /* Use the distance array to find the distance */
4153                 val = node_distance(node, n);
4154
4155                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4156                 val += (n < node);
4157
4158                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4159                 tmp = cpumask_of_node(n);
4160                 if (!cpumask_empty(tmp))
4161                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4162
4163                 /* Slight preference for less loaded node */
4164                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4165                 val += node_load[n];
4166
4167                 if (val < min_val) {
4168                         min_val = val;
4169                         best_node = n;
4170                 }
4171         }
4172
4173         if (best_node >= 0)
4174                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4175
4176         return best_node;
4177 }
4178
4179
4180 /*
4181  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4182  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4183  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4184  */
4185 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4186 {
4187         int j;
4188         struct zonelist *zonelist;
4189
4190         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4191         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4192                 ;
4193         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4194         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4195         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4196 }
4197
4198 /*
4199  * Build gfp_thisnode zonelists
4200  */
4201 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4202 {
4203         int j;
4204         struct zonelist *zonelist;
4205
4206         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4207         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4208         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4209         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4210 }
4211
4212 /*
4213  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4214  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4215  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4216  * may still exist in local DMA zone.
4217  */
4218 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4219
4220 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4221 {
4222         int pos, j, node;
4223         int zone_type;          /* needs to be signed */
4224         struct zone *z;
4225         struct zonelist *zonelist;
4226
4227         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4228         pos = 0;
4229         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4230                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4231                         node = node_order[j];
4232                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4233                         if (populated_zone(z)) {
4234                                 zoneref_set_zone(z,
4235                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4236                                 check_highest_zone(zone_type);
4237                         }
4238                 }
4239         }
4240         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4241         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4242 }
4243
4244 #if defined(CONFIG_64BIT)
4245 /*
4246  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4247  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4248  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4249  */
4250 static int default_zonelist_order(void)
4251 {
4252         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4253 }
4254 #else
4255 /*
4256  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4257  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4258  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4259  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4260  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4261  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4262  */
4263 static int default_zonelist_order(void)
4264 {
4265         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4266 }
4267 #endif /* CONFIG_64BIT */
4268
4269 static void set_zonelist_order(void)
4270 {
4271         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4272                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4273         else
4274                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4275 }
4276
4277 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4278 {
4279         int i, node, load;
4280         nodemask_t used_mask;
4281         int local_node, prev_node;
4282         struct zonelist *zonelist;
4283         unsigned int order = current_zonelist_order;
4284
4285         /* initialize zonelists */
4286         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4287                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4288                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4289                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4290         }
4291
4292         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4293         local_node = pgdat->node_id;
4294         load = nr_online_nodes;
4295         prev_node = local_node;
4296         nodes_clear(used_mask);
4297
4298         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4299         i = 0;
4300
4301         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4302                 /*
4303                  * We don't want to pressure a particular node.
4304                  * So adding penalty to the first node in same
4305                  * distance group to make it round-robin.
4306                  */
4307                 if (node_distance(local_node, node) !=
4308                     node_distance(local_node, prev_node))
4309                         node_load[node] = load;
4310
4311                 prev_node = node;
4312                 load--;
4313                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4314                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4315                 else
4316                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4317         }
4318
4319         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4320                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4321                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4322         }
4323
4324         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4325 }
4326
4327 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4328 /*
4329  * Return node id of node used for "local" allocations.
4330  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4331  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4332  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4333  */
4334 int local_memory_node(int node)
4335 {
4336         struct zone *zone;
4337
4338         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4339                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4340                                    NULL,
4341                                    &zone);
4342         return zone->node;
4343 }
4344 #endif
4345
4346 #else   /* CONFIG_NUMA */
4347
4348 static void set_zonelist_order(void)
4349 {
4350         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4351 }
4352
4353 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4354 {
4355         int node, local_node;
4356         enum zone_type j;
4357         struct zonelist *zonelist;
4358
4359         local_node = pgdat->node_id;
4360
4361         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4362         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4363
4364         /*
4365          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4366          * of all the other nodes.
4367          * We don't want to pressure a particular node, so when
4368          * building the zones for node N, we make sure that the
4369          * zones coming right after the local ones are those from
4370          * node N+1 (modulo N)
4371          */
4372         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4373                 if (!node_online(node))
4374                         continue;
4375                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4376         }
4377         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4378                 if (!node_online(node))
4379                         continue;
4380                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4381         }
4382
4383         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4384         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4385 }
4386
4387 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4388
4389 /*
4390  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4391  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4392  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4393  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4394  * with interrupts disabled.
4395  *
4396  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4397  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4398  * hotplugged processors.
4399  *
4400  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4401  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4402  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4403  */
4404 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4405 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4406 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4407
4408 /*
4409  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4410  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4411  */
4412 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4413
4414 /* return values int ....just for stop_machine() */
4415 static int __build_all_zonelists(void *data)
4416 {
4417         int nid;
4418         int cpu;
4419         pg_data_t *self = data;
4420
4421 #ifdef CONFIG_NUMA
4422         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4423 #endif
4424
4425         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4426                 build_zonelists(self);
4427         }
4428
4429         for_each_online_node(nid) {
4430                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4431
4432                 build_zonelists(pgdat);
4433         }
4434
4435         /*
4436          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4437          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4438          * each zone will be allocated later when the per cpu
4439          * allocator is available.
4440          *
4441          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4442          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4443          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4444          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4445          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4446          * (a chicken-egg dilemma).
4447          */
4448         for_each_possible_cpu(cpu) {
4449                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4450
4451 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4452                 /*
4453                  * We now know the "local memory node" for each node--
4454                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4455                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4456                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4457                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4458                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4459                  */
4460                 if (cpu_online(cpu))
4461                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4462 #endif
4463         }
4464
4465         return 0;
4466 }
4467
4468 static noinline void __init
4469 build_all_zonelists_init(void)
4470 {
4471         __build_all_zonelists(NULL);
4472         mminit_verify_zonelist();
4473         cpuset_init_current_mems_allowed();
4474 }
4475
4476 /*
4477  * Called with zonelists_mutex held always
4478  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4479  *
4480  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4481  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4482  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4483  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4484  */
4485 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4486 {
4487         set_zonelist_order();
4488
4489         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4490                 build_all_zonelists_init();
4491         } else {
4492 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4493                 if (zone)
4494                         setup_zone_pageset(zone);
4495 #endif
4496                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4497                    of zonelist */
4498                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4499                 /* cpuset refresh routine should be here */
4500         }
4501         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4502         /*
4503          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4504          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4505          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4506          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4507          * disabled and enable it later
4508          */
4509         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4510                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4511         else
4512                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4513
4514         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4515                 "Total pages: %ld\n",
4516                         nr_online_nodes,
4517                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4518                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4519                         vm_total_pages);
4520 #ifdef CONFIG_NUMA
4521         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4522 #endif
4523 }
4524
4525 /*
4526  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4527  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4528  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4529  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4530  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4531  * conservative, even though it seems large.
4532  *
4533  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4534  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4535  */
4536 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4537
4538 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4539 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4540 {
4541         unsigned long size = 1;
4542
4543         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4544
4545         while (size < pages)
4546                 size <<= 1;
4547
4548         /*
4549          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4550          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4551          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4552          */
4553         size = min(size, 4096UL);
4554
4555         return max(size, 4UL);
4556 }
4557 #else
4558 /*
4559  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4560  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4561  *
4562  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4563  *
4564  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4565  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4566  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4567  *
4568  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4569  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4570  *
4571  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4572  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4573  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4574  */
4575 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4576 {
4577         return 4096UL;
4578 }
4579 #endif
4580
4581 /*
4582  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4583  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4584  * hash function before the remainder is taken.
4585  */
4586 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4587 {
4588         return ffz(~size);
4589 }
4590
4591 /*
4592  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4593  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4594  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4595  */
4596 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4597                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4598 {
4599         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4600         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4601         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4602         unsigned long pfn;
4603         unsigned long nr_initialised = 0;
4604 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4605         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4606 #endif
4607
4608         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4609                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4610
4611         /*
4612          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4613          * memory
4614          */
4615         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4616                 start_pfn += altmap->reserve;
4617
4618         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4619                 /*
4620                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4621                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4622                  */
4623                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4624                         goto not_early;
4625
4626                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4627                         continue;
4628                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4629                         continue;
4630                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4631                         break;
4632
4633 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4634                 /*
4635                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4636                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4637                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4638                  */
4639                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4640                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4641                                 continue;
4642
4643                 /*
4644                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4645                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4646                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4647                  */
4648                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4649                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4650                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4651                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4652                                                 break;
4653                                 r = tmp;
4654                         }
4655                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4656                             memblock_is_mirror(r)) {
4657                                 /* already initialized as NORMAL */
4658                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4659                                 continue;
4660                         }
4661                 }
4662 #endif
4663
4664 not_early:
4665                 /*
4666                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4667                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4668                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4669                  * the address space during boot when many long-lived
4670                  * kernel allocations are made.
4671                  *
4672                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4673                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4674                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4675                  * pfn out of zone.
4676                  */
4677                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4678                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4679
4680                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4681                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4682                 } else {
4683                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4684                 }
4685         }
4686 }
4687
4688 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4689 {
4690         unsigned int order, t;
4691         for_each_migratetype_order(order, t) {
4692                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4693                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4694         }
4695 }
4696
4697 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4698 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4699         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4700 #endif
4701
4702 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4703 {
4704 #ifdef CONFIG_MMU
4705         int batch;
4706
4707         /*
4708          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4709          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4710          *
4711          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4712          */
4713         batch = zone->managed_pages / 1024;
4714         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4715                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4716         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4717         if (batch < 1)
4718                 batch = 1;
4719
4720         /*
4721          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4722          * of 2 value was found to be more likely to have
4723          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4724          *
4725          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4726          * batches of pages, one task can end up with a lot
4727          * of pages of one half of the possible page colors
4728          * and the other with pages of the other colors.
4729          */
4730         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4731
4732         return batch;
4733
4734 #else
4735         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4736          * conditions.
4737          *
4738          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4739          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4740          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4741          *
4742          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4743          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4744          * can be a significant delay between the individual batches being
4745          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4746          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4747          */
4748         return 0;
4749 #endif
4750 }
4751
4752 /*
4753  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4754  * ->batch must never be higher then ->high.
4755  * The following function updates them in a safe manner without read side
4756  * locking.
4757  *
4758  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4759  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4760  *
4761  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4762  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4763  * exist).
4764  */
4765 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4766                 unsigned long batch)
4767 {
4768        /* start with a fail safe value for batch */
4769         pcp->batch = 1;
4770         smp_wmb();
4771
4772        /* Update high, then batch, in order */
4773         pcp->high = high;
4774         smp_wmb();
4775
4776         pcp->batch = batch;
4777 }
4778
4779 /* a companion to pageset_set_high() */
4780 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4781 {
4782         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4783 }
4784
4785 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4786 {
4787         struct per_cpu_pages *pcp;
4788         int migratetype;
4789
4790         memset(p, 0, sizeof(*p));
4791
4792         pcp = &p->pcp;
4793         pcp->count = 0;
4794         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4795                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4796 }
4797
4798 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4799 {
4800         pageset_init(p);
4801         pageset_set_batch(p, batch);
4802 }
4803
4804 /*
4805  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4806  * to the value high for the pageset p.
4807  */
4808 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4809                                 unsigned long high)
4810 {
4811         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4812         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4813                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4814
4815         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4816 }
4817
4818 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4819                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4820 {
4821         if (percpu_pagelist_fraction)
4822                 pageset_set_high(pcp,
4823                         (zone->managed_pages /
4824                                 percpu_pagelist_fraction));
4825         else
4826                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4827 }
4828
4829 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4830 {
4831         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4832
4833         pageset_init(pcp);
4834         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4835 }
4836
4837 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4838 {
4839         int cpu;
4840         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4841         for_each_possible_cpu(cpu)
4842                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4843 }
4844
4845 /*
4846  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4847  * Before this call only boot pagesets were available.
4848  */
4849 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4850 {
4851         struct zone *zone;
4852
4853         for_each_populated_zone(zone)
4854                 setup_zone_pageset(zone);
4855 }
4856
4857 static noinline __init_refok
4858 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4859 {
4860         int i;
4861         size_t alloc_size;
4862
4863         /*
4864          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4865          * per zone.
4866          */
4867         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4868                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4869         zone->wait_table_bits =
4870                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4871         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4872                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4873
4874         if (!slab_is_available()) {
4875                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4876                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4877                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4878         } else {
4879                 /*
4880                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4881                  * via memory hot-add.
4882                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4883                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4884                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4885                  * node itself as well.
4886                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4887                  * necessary.
4888                  */
4889                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4890         }
4891         if (!zone->wait_table)
4892                 return -ENOMEM;
4893
4894         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4895                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4896
4897         return 0;
4898 }
4899
4900 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4901 {
4902         /*
4903          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4904          * relies on the ability of the linker to provide the
4905          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4906          */
4907         zone->pageset = &boot_pageset;
4908
4909         if (populated_zone(zone))
4910                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4911                         zone->name, zone->present_pages,
4912                                          zone_batchsize(zone));
4913 }
4914
4915 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4916                                         unsigned long zone_start_pfn,
4917                                         unsigned long size)
4918 {
4919         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4920         int ret;
4921         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4922         if (ret)
4923                 return ret;
4924         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4925
4926         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4927
4928         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4929                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4930                         pgdat->node_id,
4931                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4932                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4933
4934         zone_init_free_lists(zone);
4935
4936         return 0;
4937 }
4938
4939 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4940 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4941
4942 /*
4943  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4944  */
4945 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4946                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4947 {
4948         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4949         int nid;
4950
4951         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4952                 return state->last_nid;
4953
4954         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4955         if (nid != -1) {
4956                 state->last_start = start_pfn;
4957                 state->last_end = end_pfn;
4958                 state->last_nid = nid;
4959         }
4960
4961         return nid;
4962 }
4963 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4964
4965 /**
4966  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4967  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4968  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4969  *
4970  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4971  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4972  * memblock_free_early_nid() manually.
4973  */
4974 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4975 {
4976         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4977         int i, this_nid;
4978
4979         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4980                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4981                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4982
4983                 if (start_pfn < end_pfn)
4984                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4985                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4986                                         this_nid);
4987         }
4988 }
4989
4990 /**
4991  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4992  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4993  *
4994  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4995  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4996  */
4997 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4998 {
4999         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5000         int i, this_nid;
5001
5002         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5003                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5004 }
5005
5006 /**
5007  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5008  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5009  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5010  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5011  *
5012  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5013  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5014  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5015  * PFNs will be 0.
5016  */
5017 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5018                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5019 {
5020         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5021         int i;
5022
5023         *start_pfn = -1UL;
5024         *end_pfn = 0;
5025
5026         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5027                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5028                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5029         }
5030
5031         if (*start_pfn == -1UL)
5032                 *start_pfn = 0;
5033 }
5034
5035 /*
5036  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5037  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5038  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5039  */
5040 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5041 {
5042         int zone_index;
5043         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5044                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5045                         continue;
5046
5047                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5048                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5049                         break;
5050         }
5051
5052         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5053         movable_zone = zone_index;
5054 }
5055
5056 /*
5057  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5058  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5059  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5060  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5061  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5062  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5063  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5064  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5065  */
5066 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5067                                         unsigned long zone_type,
5068                                         unsigned long node_start_pfn,
5069                                         unsigned long node_end_pfn,
5070                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5071                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5072 {
5073         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5074         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5075                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5076                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5077                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5078                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5079                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5080
5081                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5082                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5083                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5084         }
5085 }
5086
5087 /*
5088  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5089  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5090  */
5091 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5092                                         unsigned long zone_type,
5093                                         unsigned long node_start_pfn,
5094                                         unsigned long node_end_pfn,
5095                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5096                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5097                                         unsigned long *ignored)
5098 {
5099         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5100         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5101                 return 0;
5102
5103         /* Get the start and end of the zone */
5104         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5105         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5106         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5107                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5108                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5109
5110         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5111         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5112                 return 0;
5113
5114         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5115         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5116         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5117
5118         /* Return the spanned pages */
5119         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5120 }
5121
5122 /*
5123  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5124  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5125  */
5126 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5127                                 unsigned long range_start_pfn,
5128                                 unsigned long range_end_pfn)
5129 {
5130         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5131         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5132         int i;
5133
5134         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5135                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5136                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5137                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5138         }
5139         return nr_absent;
5140 }
5141
5142 /**
5143  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5144  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5145  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5146  *
5147  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5148  */
5149 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5150                                                         unsigned long end_pfn)
5151 {
5152         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5153 }
5154
5155 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5156 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5157                                         unsigned long zone_type,
5158                                         unsigned long node_start_pfn,
5159                                         unsigned long node_end_pfn,
5160                                         unsigned long *ignored)
5161 {
5162         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5163         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5164         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5165         unsigned long nr_absent;
5166
5167         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5168         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5169                 return 0;
5170
5171         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5172         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5173
5174         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5175                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5176                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5177         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5178
5179         /*
5180          * ZONE_MOVABLE handling.
5181          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5182          * and vice versa.
5183          */
5184         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5185                 if (mirrored_kernelcore) {
5186                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5187                         struct memblock_region *r;
5188
5189                         for_each_memblock(memory, r) {
5190                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5191                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5192                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5193                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5194
5195                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5196                                     memblock_is_mirror(r))
5197                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5198
5199                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5200                                     !memblock_is_mirror(r))
5201                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5202                         }
5203                 } else {
5204                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5205                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5206                 }
5207         }
5208
5209         return nr_absent;
5210 }
5211
5212 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5213 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5214                                         unsigned long zone_type,
5215                                         unsigned long node_start_pfn,
5216                                         unsigned long node_end_pfn,
5217                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5218                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5219                                         unsigned long *zones_size)
5220 {
5221         unsigned int zone;
5222
5223         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5224         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5225                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5226
5227         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5228
5229         return zones_size[zone_type];
5230 }
5231
5232 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5233                                                 unsigned long zone_type,
5234                                                 unsigned long node_start_pfn,
5235                                                 unsigned long node_end_pfn,
5236                                                 unsigned long *zholes_size)
5237 {
5238         if (!zholes_size)
5239                 return 0;
5240
5241         return zholes_size[zone_type];
5242 }
5243
5244 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5245
5246 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5247                                                 unsigned long node_start_pfn,
5248                                                 unsigned long node_end_pfn,
5249                                                 unsigned long *zones_size,
5250                                                 unsigned long *zholes_size)
5251 {
5252         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5253         enum zone_type i;
5254
5255         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5256                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5257                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5258                 unsigned long size, real_size;
5259
5260                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5261                                                   node_start_pfn,
5262                                                   node_end_pfn,
5263                                                   &zone_start_pfn,
5264                                                   &zone_end_pfn,
5265                                                   zones_size);
5266                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5267                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5268                                                   zholes_size);
5269                 if (size)
5270                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5271                 else
5272                         zone->zone_start_pfn = 0;
5273                 zone->spanned_pages = size;
5274                 zone->present_pages = real_size;
5275
5276                 totalpages += size;
5277                 realtotalpages += real_size;
5278         }
5279
5280         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5281         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5282         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5283                                                         realtotalpages);
5284 }
5285
5286 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5287 /*
5288  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5289  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5290  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5291  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5292  * bytes.
5293  */
5294 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5295 {
5296         unsigned long usemapsize;
5297
5298         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5299         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5300         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5301         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5302         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5303
5304         return usemapsize / 8;
5305 }
5306
5307 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5308                                 struct zone *zone,
5309                                 unsigned long zone_start_pfn,
5310                                 unsigned long zonesize)
5311 {
5312         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5313         zone->pageblock_flags = NULL;
5314         if (usemapsize)
5315                 zone->pageblock_flags =
5316                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5317                                                          pgdat->node_id);
5318 }
5319 #else
5320 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5321                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5322 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5323
5324 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5325
5326 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5327 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5328 {
5329         unsigned int order;
5330
5331         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5332         if (pageblock_order)
5333                 return;
5334
5335         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5336                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5337         else
5338                 order = MAX_ORDER - 1;
5339
5340         /*
5341          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5342          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5343          * powerpc.
5344          */
5345         pageblock_order = order;
5346 }
5347 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5348
5349 /*
5350  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5351  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5352  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5353  * the kernel config
5354  */
5355 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5356 {
5357 }
5358
5359 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5360
5361 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5362                                                    unsigned long present_pages)
5363 {
5364         unsigned long pages = spanned_pages;
5365
5366         /*
5367          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5368          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5369          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5370          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5371          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5372          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5373          */
5374         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5375             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5376                 pages = present_pages;
5377
5378         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5379 }
5380
5381 /*
5382  * Set up the zone data structures:
5383  *   - mark all pages reserved
5384  *   - mark all memory queues empty
5385  *   - clear the memory bitmaps
5386  *
5387  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5388  */
5389 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5390 {
5391         enum zone_type j;
5392         int nid = pgdat->node_id;
5393         int ret;
5394
5395         pgdat_resize_init(pgdat);
5396 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5397         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5398         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5399         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5400 #endif
5401 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5402         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5403         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5404         pgdat->split_queue_len = 0;
5405 #endif
5406         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5407         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5408 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5409         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5410 #endif
5411         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5412
5413         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5414                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5415                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5416                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5417
5418                 size = zone->spanned_pages;
5419                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5420
5421                 /*
5422                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5423                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5424                  * and per-cpu initialisations
5425                  */
5426                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5427                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5428                         if (freesize >= memmap_pages) {
5429                                 freesize -= memmap_pages;
5430                                 if (memmap_pages)
5431                                         printk(KERN_DEBUG
5432                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5433                                                zone_names[j], memmap_pages);
5434                         } else
5435                                 printk(KERN_WARNING
5436                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5437                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5438                 }
5439
5440                 /* Account for reserved pages */
5441                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5442                         freesize -= dma_reserve;
5443                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5444                                         zone_names[0], dma_reserve);
5445                 }
5446
5447                 if (!is_highmem_idx(j))
5448                         nr_kernel_pages += freesize;
5449                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5450                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5451                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5452                 nr_all_pages += freesize;
5453
5454                 /*
5455                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5456                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5457                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5458                  */
5459                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5460 #ifdef CONFIG_NUMA
5461                 zone->node = nid;
5462                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5463                                                 / 100;
5464                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5465 #endif
5466                 zone->name = zone_names[j];
5467                 spin_lock_init(&zone->lock);
5468                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5469                 zone_seqlock_init(zone);
5470                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5471                 zone_pcp_init(zone);
5472
5473                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5474                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5475
5476                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5477                 if (!size)
5478                         continue;
5479
5480                 set_pageblock_order();
5481                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5482                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5483                 BUG_ON(ret);
5484                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5485         }
5486 }
5487
5488 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5489 {
5490         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5491         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5492
5493         /* Skip empty nodes */
5494         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5495                 return;
5496
5497 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5498         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5499         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5500         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5501         if (!pgdat->node_mem_map) {
5502                 unsigned long size, end;
5503                 struct page *map;
5504
5505                 /*
5506                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5507                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5508                  * for the buddy allocator to function correctly.
5509                  */
5510                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5511                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5512                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5513                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5514                 if (!map)
5515                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5516                                                                pgdat->node_id);
5517                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5518         }
5519 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5520         /*
5521          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5522          */
5523         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5524                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5525 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5526                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5527                         mem_map -= offset;
5528 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5529         }
5530 #endif
5531 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5532 }
5533
5534 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5535                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5536 {
5537         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5538         unsigned long start_pfn = 0;
5539         unsigned long end_pfn = 0;
5540
5541         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5542         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5543
5544         reset_deferred_meminit(pgdat);
5545         pgdat->node_id = nid;
5546         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5547 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5548         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5549         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5550                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5551                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5552 #else
5553         start_pfn = node_start_pfn;
5554 #endif
5555         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5556                                   zones_size, zholes_size);
5557
5558         alloc_node_mem_map(pgdat);
5559 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5560         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5561                 nid, (unsigned long)pgdat,
5562                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5563 #endif
5564
5565         free_area_init_core(pgdat);
5566 }
5567
5568 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5569
5570 #if MAX_NUMNODES > 1
5571 /*
5572  * Figure out the number of possible node ids.
5573  */
5574 void __init setup_nr_node_ids(void)
5575 {
5576         unsigned int highest;
5577
5578         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5579         nr_node_ids = highest + 1;
5580 }
5581 #endif
5582
5583 /**
5584  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5585  *
5586  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5587  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5588  * all the nodes.
5589  *
5590  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5591  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5592  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5593  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5594  *
5595  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5596  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5597  * populated node map.
5598  *
5599  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5600  * requirement (single node).
5601  */
5602 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5603 {
5604         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5605         unsigned long start, end, mask;
5606         int last_nid = -1;
5607         int i, nid;
5608
5609         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5610                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5611                         last_nid = nid;
5612                         last_end = end;
5613                         continue;
5614                 }
5615
5616                 /*
5617                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5618                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5619                  * too coarse to separate the current node from the last.
5620                  */
5621                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5622                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5623                         mask <<= 1;
5624
5625                 /* accumulate all internode masks */
5626                 accl_mask |= mask;
5627         }
5628
5629         /* convert mask to number of pages */
5630         return ~accl_mask + 1;
5631 }
5632
5633 /* Find the lowest pfn for a node */
5634 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5635 {
5636         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5637         unsigned long start_pfn;
5638         int i;
5639
5640         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5641                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5642
5643         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5644                 printk(KERN_WARNING
5645                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5646                 return 0;
5647         }
5648
5649         return min_pfn;
5650 }
5651
5652 /**
5653  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5654  *
5655  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5656  * memblock_set_node().
5657  */
5658 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5659 {
5660         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5661 }
5662
5663 /*
5664  * early_calculate_totalpages()
5665  * Sum pages in active regions for movable zone.
5666  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5667  */
5668 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5669 {
5670         unsigned long totalpages = 0;
5671         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5672         int i, nid;
5673
5674         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5675                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5676
5677                 totalpages += pages;
5678                 if (pages)
5679                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5680         }
5681         return totalpages;
5682 }
5683
5684 /*
5685  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5686  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5687  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5688  * others
5689  */
5690 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5691 {
5692         int i, nid;
5693         unsigned long usable_startpfn;
5694         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5695         /* save the state before borrow the nodemask */
5696         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5697         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5698         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5699         struct memblock_region *r;
5700
5701         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5702         find_usable_zone_for_movable();
5703
5704         /*
5705          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5706          * options.
5707          */
5708         if (movable_node_is_enabled()) {
5709                 for_each_memblock(memory, r) {
5710                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5711                                 continue;
5712
5713                         nid = r->nid;
5714
5715                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5716                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5717                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5718                                 usable_startpfn;
5719                 }
5720
5721                 goto out2;
5722         }
5723
5724         /*
5725          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5726          */
5727         if (mirrored_kernelcore) {
5728                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5729
5730                 for_each_memblock(memory, r) {
5731                         if (memblock_is_mirror(r))
5732                                 continue;
5733
5734                         nid = r->nid;
5735
5736                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5737
5738                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5739                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5740                                 continue;
5741                         }
5742
5743                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5744                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5745                                 usable_startpfn;
5746                 }
5747
5748                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5749                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5750
5751                 goto out2;
5752         }
5753
5754         /*
5755          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5756          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5757          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5758          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5759          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5760          * what movablecore would have allowed.
5761          */
5762         if (required_movablecore) {
5763                 unsigned long corepages;
5764
5765                 /*
5766                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5767                  * was requested by the user
5768                  */
5769                 required_movablecore =
5770                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5771                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5772                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5773
5774                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5775         }
5776
5777         /*
5778          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5779          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5780          */
5781         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5782                 goto out;
5783
5784         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5785         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5786
5787 restart:
5788         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5789         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5790         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5791                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5792
5793                 /*
5794                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5795                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5796                  * amount of memory for the kernel
5797                  */
5798                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5799                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5800
5801                 /*
5802                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5803                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5804                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5805                  */
5806                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5807
5808                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5809                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5810                         unsigned long size_pages;
5811
5812                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5813                         if (start_pfn >= end_pfn)
5814                                 continue;
5815
5816                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5817                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5818                                 unsigned long kernel_pages;
5819                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5820                                                                 - start_pfn;
5821
5822                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5823                                                         kernelcore_remaining);
5824                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5825                                                         required_kernelcore);
5826
5827                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5828                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5829
5830                                         /*
5831                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5832                                          * that if we have to rebalance
5833                                          * kernelcore across nodes, we will
5834                                          * not double account here
5835                                          */
5836                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5837                                         continue;
5838                                 }
5839                                 start_pfn = usable_startpfn;
5840                         }
5841
5842                         /*
5843                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5844                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5845                          * number of pages used as kernelcore
5846                          */
5847                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5848                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5849                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5850                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5851
5852                         /*
5853                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5854                          * break if the kernelcore for this node has been
5855                          * satisfied
5856                          */
5857                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5858                                                                 size_pages);
5859                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5860                         if (!kernelcore_remaining)
5861                                 break;
5862                 }
5863         }
5864
5865         /*
5866          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5867          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5868          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5869          * satisfied
5870          */
5871         usable_nodes--;
5872         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5873                 goto restart;
5874
5875 out2:
5876         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5877         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5878                 zone_movable_pfn[nid] =
5879                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5880
5881 out:
5882         /* restore the node_state */
5883         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5884 }
5885
5886 /* Any regular or high memory on that node ? */
5887 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5888 {
5889         enum zone_type zone_type;
5890
5891         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5892                 return;
5893
5894         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5895                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5896                 if (populated_zone(zone)) {
5897                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5898                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5899                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5900                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5901                         break;
5902                 }
5903         }
5904 }
5905
5906 /**
5907  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5908  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5909  *
5910  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5911  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5912  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5913  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5914  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5915  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5916  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5917  * at arch_max_dma_pfn.
5918  */
5919 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5920 {
5921         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5922         int i, nid;
5923
5924         /* Record where the zone boundaries are */
5925         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5926                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5927         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5928                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5929         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5930         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5931         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5932                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5933                         continue;
5934                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5935                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5936                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5937                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5938         }
5939         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5940         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5941
5942         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5943         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5944         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5945
5946         /* Print out the zone ranges */
5947         pr_info("Zone ranges:\n");
5948         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5949                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5950                         continue;
5951                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5952                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5953                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5954                         pr_cont("empty\n");
5955                 else
5956                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5957                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5958                                         << PAGE_SHIFT,
5959                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5960                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5961         }
5962
5963         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5964         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5965         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5966                 if (zone_movable_pfn[i])
5967                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5968                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5969         }
5970
5971         /* Print out the early node map */
5972         pr_info("Early memory node ranges\n");
5973         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5974                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5975                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5976                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5977
5978         /* Initialise every node */
5979         mminit_verify_pageflags_layout();
5980         setup_nr_node_ids();
5981         for_each_online_node(nid) {
5982                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5983                 free_area_init_node(nid, NULL,
5984                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5985
5986                 /* Any memory on that node */
5987                 if (pgdat->node_present_pages)
5988                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5989                 check_for_memory(pgdat, nid);
5990         }
5991 }
5992
5993 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5994 {
5995         unsigned long long coremem;
5996         if (!p)
5997                 return -EINVAL;
5998
5999         coremem = memparse(p, &p);
6000         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6001
6002         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6003         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6004
6005         return 0;
6006 }
6007
6008 /*
6009  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6010  * cannot be reclaimed or migrated.
6011  */
6012 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6013 {
6014         /* parse kernelcore=mirror */
6015         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6016                 mirrored_kernelcore = true;
6017                 return 0;
6018         }
6019
6020         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6021 }
6022
6023 /*
6024  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6025  * can be reclaimed or migrated.
6026  */
6027 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6028 {
6029         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6030 }
6031
6032 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6033 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6034
6035 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6036
6037 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6038 {
6039         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6040         page_zone(page)->managed_pages += count;
6041         totalram_pages += count;
6042 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6043         if (PageHighMem(page))
6044                 totalhigh_pages += count;
6045 #endif
6046         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6047 }
6048 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6049
6050 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6051 {
6052         void *pos;
6053         unsigned long pages = 0;
6054
6055         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6056         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6057         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6058                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6059                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6060                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6061         }
6062
6063         if (pages && s)
6064                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6065                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6066
6067         return pages;
6068 }
6069 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6070
6071 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6072 void free_highmem_page(struct page *page)
6073 {
6074         __free_reserved_page(page);
6075         totalram_pages++;
6076         page_zone(page)->managed_pages++;
6077         totalhigh_pages++;
6078 }
6079 #endif
6080
6081
6082 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6083 {
6084         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6085         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6086
6087         physpages = get_num_physpages();
6088         codesize = _etext - _stext;
6089         datasize = _edata - _sdata;
6090         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6091         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6092         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6093         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6094
6095         /*
6096          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6097          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6098          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6099          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6100          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6101          */
6102 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6103         do { \
6104                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6105                         size -= adj; \
6106         } while (0)
6107
6108         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6109                      _sinittext, init_code_size);
6110         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6111         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6112         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6113         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6114
6115 #undef  adj_init_size
6116
6117         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6118                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6119                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6120 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6121                ", %luK highmem"
6122 #endif
6123                "%s%s)\n",
6124                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6125                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6126                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6127                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6128                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6129 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6130                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6131 #endif
6132                str ? ", " : "", str ? str : "");
6133 }
6134
6135 /**
6136  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6137  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6138  *
6139  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6140  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6141  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6142  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6143  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6144  * smaller per-cpu batchsize.
6145  */
6146 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6147 {
6148         dma_reserve = new_dma_reserve;
6149 }
6150
6151 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6152 {
6153         free_area_init_node(0, zones_size,
6154                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6155 }
6156
6157 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6158                                  unsigned long action, void *hcpu)
6159 {
6160         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6161
6162         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6163                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6164                 drain_pages(cpu);
6165
6166                 /*
6167                  * Spill the event counters of the dead processor
6168                  * into the current processors event counters.
6169                  * This artificially elevates the count of the current
6170                  * processor.
6171                  */
6172                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6173
6174                 /*
6175                  * Zero the differential counters of the dead processor
6176                  * so that the vm statistics are consistent.
6177                  *
6178                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6179                  * race with what we are doing.
6180                  */
6181                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6182         }
6183         return NOTIFY_OK;
6184 }
6185
6186 void __init page_alloc_init(void)
6187 {
6188         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6189 }
6190
6191 /*
6192  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6193  *      or min_free_kbytes changes.
6194  */
6195 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6196 {
6197         struct pglist_data *pgdat;
6198         unsigned long reserve_pages = 0;
6199         enum zone_type i, j;
6200
6201         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6202                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6203                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6204                         long max = 0;
6205
6206                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6207                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6208                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6209                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6210                         }
6211
6212                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6213                         max += high_wmark_pages(zone);
6214
6215                         if (max > zone->managed_pages)
6216                                 max = zone->managed_pages;
6217
6218                         zone->totalreserve_pages = max;
6219
6220                         reserve_pages += max;
6221                 }
6222         }
6223         totalreserve_pages = reserve_pages;
6224 }
6225
6226 /*
6227  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6228  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6229  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6230  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6231  */
6232 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6233 {
6234         struct pglist_data *pgdat;
6235         enum zone_type j, idx;
6236
6237         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6238                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6239                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6240                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6241
6242                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6243
6244                         idx = j;
6245                         while (idx) {
6246                                 struct zone *lower_zone;
6247
6248                                 idx--;
6249
6250                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6251                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6252
6253                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6254                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6255                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6256                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6257                         }
6258                 }
6259         }
6260
6261         /* update totalreserve_pages */
6262         calculate_totalreserve_pages();
6263 }
6264
6265 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6266 {
6267         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6268         unsigned long lowmem_pages = 0;
6269         struct zone *zone;
6270         unsigned long flags;
6271
6272         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6273         for_each_zone(zone) {
6274                 if (!is_highmem(zone))
6275                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6276         }
6277
6278         for_each_zone(zone) {
6279                 u64 tmp;
6280
6281                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6282                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6283                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6284                 if (is_highmem(zone)) {
6285                         /*
6286                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6287                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6288                          * value here.
6289                          *
6290                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6291                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6292                          * not be capped for highmem.
6293                          */
6294                         unsigned long min_pages;
6295
6296                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6297                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6298                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6299                 } else {
6300                         /*
6301                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6302                          * proportionate to the zone's size.
6303                          */
6304                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6305                 }
6306
6307                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6308                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6309
6310                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6311                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6312                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6313
6314                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6315         }
6316
6317         /* update totalreserve_pages */
6318         calculate_totalreserve_pages();
6319 }
6320
6321 /**
6322  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6323  * or when memory is hot-{added|removed}
6324  *
6325  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6326  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6327  */
6328 void setup_per_zone_wmarks(void)
6329 {
6330         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6331         __setup_per_zone_wmarks();
6332         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6333 }
6334
6335 /*
6336  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6337  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6338  * to be referenced again before it is swapped out.
6339  *
6340  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6341  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6342  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6343  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6344  *
6345  * total     target    max
6346  * memory    ratio     inactive anon
6347  * -------------------------------------
6348  *   10MB       1         5MB
6349  *  100MB       1        50MB
6350  *    1GB       3       250MB
6351  *   10GB      10       0.9GB
6352  *  100GB      31         3GB
6353  *    1TB     101        10GB
6354  *   10TB     320        32GB
6355  */
6356 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6357 {
6358         unsigned int gb, ratio;
6359
6360         /* Zone size in gigabytes */
6361         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6362         if (gb)
6363                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6364         else
6365                 ratio = 1;
6366
6367         zone->inactive_ratio = ratio;
6368 }
6369
6370 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6371 {
6372         struct zone *zone;
6373
6374         for_each_zone(zone)
6375                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6376 }
6377
6378 /*
6379  * Initialise min_free_kbytes.
6380  *
6381  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6382  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6383  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6384  *
6385  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6386  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6387  *
6388  * which yields
6389  *
6390  * 16MB:        512k
6391  * 32MB:        724k
6392  * 64MB:        1024k
6393  * 128MB:       1448k
6394  * 256MB:       2048k
6395  * 512MB:       2896k
6396  * 1024MB:      4096k
6397  * 2048MB:      5792k
6398  * 4096MB:      8192k
6399  * 8192MB:      11584k
6400  * 16384MB:     16384k
6401  */
6402 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6403 {
6404         unsigned long lowmem_kbytes;
6405         int new_min_free_kbytes;
6406
6407         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6408         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6409
6410         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6411                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6412                 if (min_free_kbytes < 128)
6413                         min_free_kbytes = 128;
6414                 if (min_free_kbytes > 65536)
6415                         min_free_kbytes = 65536;
6416         } else {
6417                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6418                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6419         }
6420         setup_per_zone_wmarks();
6421         refresh_zone_stat_thresholds();
6422         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6423         setup_per_zone_inactive_ratio();
6424         return 0;
6425 }
6426 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6427
6428 /*
6429  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6430  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6431  *      changes.
6432  */
6433 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6434         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6435 {
6436         int rc;
6437
6438         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6439         if (rc)
6440                 return rc;
6441
6442         if (write) {
6443                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6444                 setup_per_zone_wmarks();
6445         }
6446         return 0;
6447 }
6448
6449 #ifdef CONFIG_NUMA
6450 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6451         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6452 {
6453         struct zone *zone;
6454         int rc;
6455
6456         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6457         if (rc)
6458                 return rc;
6459
6460         for_each_zone(zone)
6461                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6462                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6463         return 0;
6464 }
6465
6466 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6467         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6468 {
6469         struct zone *zone;
6470         int rc;
6471
6472         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6473         if (rc)
6474                 return rc;
6475
6476         for_each_zone(zone)
6477                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6478                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6479         return 0;
6480 }
6481 #endif
6482
6483 /*
6484  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6485  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6486  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6487  *
6488  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6489  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6490  * if in function of the boot time zone sizes.
6491  */
6492 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6493         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6494 {
6495         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6496         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6497         return 0;
6498 }
6499
6500 /*
6501  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6502  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6503  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6504  */
6505 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6506         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6507 {
6508         struct zone *zone;
6509         int old_percpu_pagelist_fraction;
6510         int ret;
6511
6512         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6513         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6514
6515         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6516         if (!write || ret < 0)
6517                 goto out;
6518
6519         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6520         if (percpu_pagelist_fraction &&
6521             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6522                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6523                 ret = -EINVAL;
6524                 goto out;
6525         }
6526
6527         /* No change? */
6528         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6529                 goto out;
6530
6531         for_each_populated_zone(zone) {
6532                 unsigned int cpu;
6533
6534                 for_each_possible_cpu(cpu)
6535                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6536                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6537         }
6538 out:
6539         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6540         return ret;
6541 }
6542
6543 #ifdef CONFIG_NUMA
6544 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6545
6546 static int __init set_hashdist(char *str)
6547 {
6548         if (!str)
6549                 return 0;
6550         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6551         return 1;
6552 }
6553 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6554 #endif
6555
6556 /*
6557  * allocate a large system hash table from bootmem
6558  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6559  *   quantity of entries
6560  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6561  */
6562 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6563                                      unsigned long bucketsize,
6564                                      unsigned long numentries,
6565                                      int scale,
6566                                      int flags,
6567                                      unsigned int *_hash_shift,
6568                                      unsigned int *_hash_mask,
6569                                      unsigned long low_limit,
6570                                      unsigned long high_limit)
6571 {
6572         unsigned long long max = high_limit;
6573         unsigned long log2qty, size;
6574         void *table = NULL;
6575
6576         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6577         if (!numentries) {
6578                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6579                 numentries = nr_kernel_pages;
6580
6581                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6582                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6583                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6584
6585                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6586                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6587                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6588                 else
6589                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6590
6591                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6592                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6593                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6594                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6595                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6596                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6597                                 BUG_ON(!numentries);
6598                         }
6599                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6600                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6601         }
6602         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6603
6604         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6605         if (max == 0) {
6606                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6607                 do_div(max, bucketsize);
6608         }
6609         max = min(max, 0x80000000ULL);
6610
6611         if (numentries < low_limit)
6612                 numentries = low_limit;
6613         if (numentries > max)
6614                 numentries = max;
6615
6616         log2qty = ilog2(numentries);
6617
6618         do {
6619                 size = bucketsize << log2qty;
6620                 if (flags & HASH_EARLY)
6621                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6622                 else if (hashdist)
6623                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6624                 else {
6625                         /*
6626                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6627                          * some pages at the end of hash table which
6628                          * alloc_pages_exact() automatically does
6629                          */
6630                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6631                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6632                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6633                         }
6634                 }
6635         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6636
6637         if (!table)
6638                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6639
6640         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6641                tablename,
6642                (1UL << log2qty),
6643                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6644                size);
6645
6646         if (_hash_shift)
6647                 *_hash_shift = log2qty;
6648         if (_hash_mask)
6649                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6650
6651         return table;
6652 }
6653
6654 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6655 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6656                                                         unsigned long pfn)
6657 {
6658 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6659         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6660 #else
6661         return zone->pageblock_flags;
6662 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6663 }
6664
6665 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6666 {
6667 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6668         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6669         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6670 #else
6671         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6672         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6673 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6674 }
6675
6676 /**
6677  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6678  * @page: The page within the block of interest
6679  * @pfn: The target page frame number
6680  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6681  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6682  *
6683  * Return: pageblock_bits flags
6684  */
6685 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6686                                         unsigned long end_bitidx,
6687                                         unsigned long mask)
6688 {
6689         struct zone *zone;
6690         unsigned long *bitmap;
6691         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6692         unsigned long word;
6693
6694         zone = page_zone(page);
6695         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6696         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6697         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6698         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6699
6700         word = bitmap[word_bitidx];
6701         bitidx += end_bitidx;
6702         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6703 }
6704
6705 /**
6706  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6707  * @page: The page within the block of interest
6708  * @flags: The flags to set
6709  * @pfn: The target page frame number
6710  * @end_bitidx: The last bit of interest
6711  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6712  */
6713 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6714                                         unsigned long pfn,
6715                                         unsigned long end_bitidx,
6716                                         unsigned long mask)
6717 {
6718         struct zone *zone;
6719         unsigned long *bitmap;
6720         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6721         unsigned long old_word, word;
6722
6723         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6724
6725         zone = page_zone(page);
6726         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6727         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6728         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6729         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6730
6731         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6732
6733         bitidx += end_bitidx;
6734         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6735         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6736
6737         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6738         for (;;) {
6739                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6740                 if (word == old_word)
6741                         break;
6742                 word = old_word;
6743         }
6744 }
6745
6746 /*
6747  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6748  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6749  *
6750  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6751  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6752  * expect this function should be exact.
6753  */
6754 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6755                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6756 {
6757         unsigned long pfn, iter, found;
6758         int mt;
6759
6760         /*
6761          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6762          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6763          */
6764         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6765                 return false;
6766         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6767         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6768                 return false;
6769
6770         pfn = page_to_pfn(page);
6771         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6772                 unsigned long check = pfn + iter;
6773
6774                 if (!pfn_valid_within(check))
6775                         continue;
6776
6777                 page = pfn_to_page(check);
6778
6779                 /*
6780                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6781                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6782                  * handle each tail page individually in migration.
6783                  */
6784                 if (PageHuge(page)) {
6785                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6786                         continue;
6787                 }
6788
6789                 /*
6790                  * We can't use page_count without pin a page
6791                  * because another CPU can free compound page.
6792                  * This check already skips compound tails of THP
6793                  * because their page->_count is zero at all time.
6794                  */
6795                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6796                         if (PageBuddy(page))
6797                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6798                         continue;
6799                 }
6800
6801                 /*
6802                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6803                  * page_count() is not 0.
6804                  */
6805                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6806                         continue;
6807
6808                 if (!PageLRU(page))
6809                         found++;
6810                 /*
6811                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6812                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6813                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6814                  */
6815                 /*
6816                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6817                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6818                  *
6819                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6820                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6821                  * page at boot.
6822                  */
6823                 if (found > count)
6824                         return true;
6825         }
6826         return false;
6827 }
6828
6829 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6830 {
6831         struct zone *zone;
6832         unsigned long pfn;
6833
6834         /*
6835          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6836          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6837          * the zone but still within the section.
6838          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6839          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6840          */
6841         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6842                 return false;
6843
6844         zone = page_zone(page);
6845         pfn = page_to_pfn(page);
6846         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6847                 return false;
6848
6849         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6850 }
6851
6852 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
6853
6854 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6855 {
6856         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6857                              pageblock_nr_pages) - 1);
6858 }
6859
6860 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6861 {
6862         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6863                                 pageblock_nr_pages));
6864 }
6865
6866 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6867 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6868                                         unsigned long start, unsigned long end)
6869 {
6870         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6871         unsigned long nr_reclaimed;
6872         unsigned long pfn = start;
6873         unsigned int tries = 0;
6874         int ret = 0;
6875
6876         migrate_prep();
6877
6878         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6879                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6880                         ret = -EINTR;
6881                         break;
6882                 }
6883
6884                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6885                         cc->nr_migratepages = 0;
6886                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6887                         if (!pfn) {
6888                                 ret = -EINTR;
6889                                 break;
6890                         }
6891                         tries = 0;
6892                 } else if (++tries == 5) {
6893                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6894                         break;
6895                 }
6896
6897                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6898                                                         &cc->migratepages);
6899                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6900
6901                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6902                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6903         }
6904         if (ret < 0) {
6905                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6906                 return ret;
6907         }
6908         return 0;
6909 }
6910
6911 /**
6912  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6913  * @start:      start PFN to allocate
6914  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6915  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6916  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6917  *                      in range must have the same migratetype and it must
6918  *                      be either of the two.
6919  *
6920  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6921  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6922  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6923  * pages fall in.
6924  *
6925  * The PFN range must belong to a single zone.
6926  *
6927  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6928  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6929  * need to be freed with free_contig_range().
6930  */
6931 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6932                        unsigned migratetype)
6933 {
6934         unsigned long outer_start, outer_end;
6935         unsigned int order;
6936         int ret = 0;
6937
6938         struct compact_control cc = {
6939                 .nr_migratepages = 0,
6940                 .order = -1,
6941                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6942                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6943                 .ignore_skip_hint = true,
6944         };
6945         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6946
6947         /*
6948          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6949          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6950          * have different sizes, and due to the way page allocator
6951          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6952          * that page allocator won't try to merge buddies from
6953          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6954          * other migration type.
6955          *
6956          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6957          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6958          * we are interested in).  This will put all the pages in
6959          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6960          *
6961          * When this is done, we take the pages in range from page
6962          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6963          * page allocator will never consider using them.
6964          *
6965          * This lets us mark the pageblocks back as
6966          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6967          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6968          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6969          */
6970
6971         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6972                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6973                                        false);
6974         if (ret)
6975                 return ret;
6976
6977         /*
6978          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
6979          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
6980          */
6981         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6982         if (ret && ret != -EBUSY)
6983                 goto done;
6984
6985         /*
6986          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6987          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6988          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6989          * What we are going to do is to allocate all pages from
6990          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6991          *
6992          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6993          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6994          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6995          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6996          * once this is done free the pages we are not interested in.
6997          *
6998          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6999          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7000          */
7001
7002         lru_add_drain_all();
7003         drain_all_pages(cc.zone);
7004
7005         order = 0;
7006         outer_start = start;
7007         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7008                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7009                         outer_start = start;
7010                         break;
7011                 }
7012                 outer_start &= ~0UL << order;
7013         }
7014
7015         if (outer_start != start) {
7016                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7017
7018                 /*
7019                  * outer_start page could be small order buddy page and
7020                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7021                  * in this case to report failed page properly
7022                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7023                  */
7024                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7025                         outer_start = start;
7026         }
7027
7028         /* Make sure the range is really isolated. */
7029         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7030                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7031                         __func__, outer_start, end);
7032                 ret = -EBUSY;
7033                 goto done;
7034         }
7035
7036         /* Grab isolated pages from freelists. */
7037         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7038         if (!outer_end) {
7039                 ret = -EBUSY;
7040                 goto done;
7041         }
7042
7043         /* Free head and tail (if any) */
7044         if (start != outer_start)
7045                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7046         if (end != outer_end)
7047                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7048
7049 done:
7050         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7051                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7052         return ret;
7053 }
7054
7055 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7056 {
7057         unsigned int count = 0;
7058
7059         for (; nr_pages--; pfn++) {
7060                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7061
7062                 count += page_count(page) != 1;
7063                 __free_page(page);
7064         }
7065         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7066 }
7067 #endif
7068
7069 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7070 /*
7071  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7072  * page high values need to be recalulated.
7073  */
7074 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7075 {
7076         unsigned cpu;
7077         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7078         for_each_possible_cpu(cpu)
7079                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7080                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7081         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7082 }
7083 #endif
7084
7085 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7086 {
7087         unsigned long flags;
7088         int cpu;
7089         struct per_cpu_pageset *pset;
7090
7091         /* avoid races with drain_pages()  */
7092         local_irq_save(flags);
7093         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7094                 for_each_online_cpu(cpu) {
7095                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7096                         drain_zonestat(zone, pset);
7097                 }
7098                 free_percpu(zone->pageset);
7099                 zone->pageset = &boot_pageset;
7100         }
7101         local_irq_restore(flags);
7102 }
7103
7104 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7105 /*
7106  * All pages in the range must be isolated before calling this.
7107  */
7108 void
7109 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7110 {
7111         struct page *page;
7112         struct zone *zone;
7113         unsigned int order, i;
7114         unsigned long pfn;
7115         unsigned long flags;
7116         /* find the first valid pfn */
7117         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7118                 if (pfn_valid(pfn))
7119                         break;
7120         if (pfn == end_pfn)
7121                 return;
7122         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7123         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7124         pfn = start_pfn;
7125         while (pfn < end_pfn) {
7126                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7127                         pfn++;
7128                         continue;
7129                 }
7130                 page = pfn_to_page(pfn);
7131                 /*
7132                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7133                  * page_count() is not 0.
7134                  */
7135                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7136                         pfn++;
7137                         SetPageReserved(page);
7138                         continue;
7139                 }
7140
7141                 BUG_ON(page_count(page));
7142                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7143                 order = page_order(page);
7144 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7145                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7146                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7147 #endif
7148                 list_del(&page->lru);
7149                 rmv_page_order(page);
7150                 zone->free_area[order].nr_free--;
7151                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7152                         SetPageReserved((page+i));
7153                 pfn += (1 << order);
7154         }
7155         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7156 }
7157 #endif
7158
7159 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7160 {
7161         struct zone *zone = page_zone(page);
7162         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7163         unsigned long flags;
7164         unsigned int order;
7165
7166         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7167         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7168                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7169
7170                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7171                         break;
7172         }
7173         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7174
7175         return order < MAX_ORDER;
7176 }