latent_entropy: Fix wrong gcc code generation with 64 bit variables
[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 #include <linux/memcontrol.h>
67
68 #include <asm/sections.h>
69 #include <asm/tlbflush.h>
70 #include <asm/div64.h>
71 #include "internal.h"
72
73 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
74 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
75 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
76
77 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
78 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
80 #endif
81
82 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
83 /*
84  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
85  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
86  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
87  * defined in <linux/topology.h>.
88  */
89 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
90 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
91 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
92 #endif
93
94 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
95 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
96 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
97 #endif
98
99 /*
100  * Array of node states.
101  */
102 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
103         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
104         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
105 #ifndef CONFIG_NUMA
106         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
107 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
108         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
109 #endif
110 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
111         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
112 #endif
113         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
114 #endif  /* NUMA */
115 };
116 EXPORT_SYMBOL(node_states);
117
118 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
119 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
120
121 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
122 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
123 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 /*
129  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
130  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
131  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
132  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
133  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
134  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
135  */
136 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
137 {
138         return page->index;
139 }
140
141 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
142 {
143         page->index = migratetype;
144 }
145
146 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
147 /*
148  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
149  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
150  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
151  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
152  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
153  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
154  */
155
156 static gfp_t saved_gfp_mask;
157
158 void pm_restore_gfp_mask(void)
159 {
160         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
161         if (saved_gfp_mask) {
162                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
163                 saved_gfp_mask = 0;
164         }
165 }
166
167 void pm_restrict_gfp_mask(void)
168 {
169         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
170         WARN_ON(saved_gfp_mask);
171         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
172         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
173 }
174
175 bool pm_suspended_storage(void)
176 {
177         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
178                 return false;
179         return true;
180 }
181 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
182
183 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
184 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
185 #endif
186
187 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
188
189 /*
190  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
191  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
192  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
193  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
194  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
195  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
196  *
197  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
198  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
199  */
200 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
202          256,
203 #endif
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
205          256,
206 #endif
207 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
208          32,
209 #endif
210          32,
211 };
212
213 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
214
215 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
217          "DMA",
218 #endif
219 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
220          "DMA32",
221 #endif
222          "Normal",
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224          "HighMem",
225 #endif
226          "Movable",
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
228          "Device",
229 #endif
230 };
231
232 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
233         "Unmovable",
234         "Movable",
235         "Reclaimable",
236         "HighAtomic",
237 #ifdef CONFIG_CMA
238         "CMA",
239 #endif
240 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
241         "Isolate",
242 #endif
243 };
244
245 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
246         NULL,
247         free_compound_page,
248 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
249         free_huge_page,
250 #endif
251 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
252         free_transhuge_page,
253 #endif
254 };
255
256 int min_free_kbytes = 1024;
257 int user_min_free_kbytes = -1;
258 int watermark_scale_factor = 10;
259
260 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
261 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
262 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
263
264 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
265 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
266 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
267 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
268 static unsigned long __initdata required_movablecore;
269 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
270 static bool mirrored_kernelcore;
271
272 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
273 int movable_zone;
274 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
275 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
276
277 #if MAX_NUMNODES > 1
278 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
279 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
280 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
281 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
282 #endif
283
284 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
285
286 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
287 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
288 {
289         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
290 }
291
292 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
293 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
294 {
295         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
296
297         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
298                 return true;
299
300         return false;
301 }
302
303 /*
304  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
305  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
306  */
307 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
308                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
309                                 unsigned long *nr_initialised)
310 {
311         unsigned long max_initialise;
312
313         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
314         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
315                 return true;
316         /*
317          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
318          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
319          */
320         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
321                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
322
323         (*nr_initialised)++;
324         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
325             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
326                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
327                 return false;
328         }
329
330         return true;
331 }
332 #else
333 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
334 {
335 }
336
337 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
338 {
339         return false;
340 }
341
342 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
343                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
344                                 unsigned long *nr_initialised)
345 {
346         return true;
347 }
348 #endif
349
350 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
351 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
352                                                         unsigned long pfn)
353 {
354 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
355         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
356 #else
357         return page_zone(page)->pageblock_flags;
358 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
359 }
360
361 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
362 {
363 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
364         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
365         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
366 #else
367         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
368         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
369 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
370 }
371
372 /**
373  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
374  * @page: The page within the block of interest
375  * @pfn: The target page frame number
376  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
377  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
378  *
379  * Return: pageblock_bits flags
380  */
381 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
382                                         unsigned long pfn,
383                                         unsigned long end_bitidx,
384                                         unsigned long mask)
385 {
386         unsigned long *bitmap;
387         unsigned long bitidx, word_bitidx;
388         unsigned long word;
389
390         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
391         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
392         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
393         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
394
395         word = bitmap[word_bitidx];
396         bitidx += end_bitidx;
397         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
398 }
399
400 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
401                                         unsigned long end_bitidx,
402                                         unsigned long mask)
403 {
404         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
405 }
406
407 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
408 {
409         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
410 }
411
412 /**
413  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
414  * @page: The page within the block of interest
415  * @flags: The flags to set
416  * @pfn: The target page frame number
417  * @end_bitidx: The last bit of interest
418  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
419  */
420 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
421                                         unsigned long pfn,
422                                         unsigned long end_bitidx,
423                                         unsigned long mask)
424 {
425         unsigned long *bitmap;
426         unsigned long bitidx, word_bitidx;
427         unsigned long old_word, word;
428
429         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
430
431         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
432         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
433         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
434         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
435
436         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
437
438         bitidx += end_bitidx;
439         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
440         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
441
442         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
443         for (;;) {
444                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
445                 if (word == old_word)
446                         break;
447                 word = old_word;
448         }
449 }
450
451 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
452 {
453         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
454                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
455                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
456
457         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
458                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
459 }
460
461 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
462 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
463 {
464         int ret = 0;
465         unsigned seq;
466         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
467         unsigned long sp, start_pfn;
468
469         do {
470                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
471                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
472                 sp = zone->spanned_pages;
473                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
474                         ret = 1;
475         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
476
477         if (ret)
478                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
479                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
480                         start_pfn, start_pfn + sp);
481
482         return ret;
483 }
484
485 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
488                 return 0;
489         if (zone != page_zone(page))
490                 return 0;
491
492         return 1;
493 }
494 /*
495  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
496  */
497 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
498 {
499         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
500                 return 1;
501         if (!page_is_consistent(zone, page))
502                 return 1;
503
504         return 0;
505 }
506 #else
507 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
508 {
509         return 0;
510 }
511 #endif
512
513 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
514                 unsigned long bad_flags)
515 {
516         static unsigned long resume;
517         static unsigned long nr_shown;
518         static unsigned long nr_unshown;
519
520         /*
521          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
522          * or allow a steady drip of one report per second.
523          */
524         if (nr_shown == 60) {
525                 if (time_before(jiffies, resume)) {
526                         nr_unshown++;
527                         goto out;
528                 }
529                 if (nr_unshown) {
530                         pr_alert(
531                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
532                                 nr_unshown);
533                         nr_unshown = 0;
534                 }
535                 nr_shown = 0;
536         }
537         if (nr_shown++ == 0)
538                 resume = jiffies + 60 * HZ;
539
540         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
541                 current->comm, page_to_pfn(page));
542         __dump_page(page, reason);
543         bad_flags &= page->flags;
544         if (bad_flags)
545                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
546                                                 bad_flags, &bad_flags);
547         dump_page_owner(page);
548
549         print_modules();
550         dump_stack();
551 out:
552         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
553         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
554         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
555 }
556
557 /*
558  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
559  *
560  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
561  *
562  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
563  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
564  *
565  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
566  * page destructors. See compound_page_dtors.
567  *
568  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
569  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
570  */
571
572 void free_compound_page(struct page *page)
573 {
574         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
575 }
576
577 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
578 {
579         int i;
580         int nr_pages = 1 << order;
581
582         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
583         set_compound_order(page, order);
584         __SetPageHead(page);
585         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
586                 struct page *p = page + i;
587                 set_page_count(p, 0);
588                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
589                 set_compound_head(p, page);
590         }
591         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
592 }
593
594 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
595 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
596 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
597                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
598 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
599 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
600
601 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
602 {
603         if (!buf)
604                 return -EINVAL;
605         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
606 }
607 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
608
609 static bool need_debug_guardpage(void)
610 {
611         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
612         if (!debug_pagealloc_enabled())
613                 return false;
614
615         if (!debug_guardpage_minorder())
616                 return false;
617
618         return true;
619 }
620
621 static void init_debug_guardpage(void)
622 {
623         if (!debug_pagealloc_enabled())
624                 return;
625
626         if (!debug_guardpage_minorder())
627                 return;
628
629         _debug_guardpage_enabled = true;
630 }
631
632 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
633         .need = need_debug_guardpage,
634         .init = init_debug_guardpage,
635 };
636
637 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
638 {
639         unsigned long res;
640
641         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
642                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
643                 return 0;
644         }
645         _debug_guardpage_minorder = res;
646         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
647         return 0;
648 }
649 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
650
651 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
652                                 unsigned int order, int migratetype)
653 {
654         struct page_ext *page_ext;
655
656         if (!debug_guardpage_enabled())
657                 return false;
658
659         if (order >= debug_guardpage_minorder())
660                 return false;
661
662         page_ext = lookup_page_ext(page);
663         if (unlikely(!page_ext))
664                 return false;
665
666         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
667
668         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
669         set_page_private(page, order);
670         /* Guard pages are not available for any usage */
671         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
672
673         return true;
674 }
675
676 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
677                                 unsigned int order, int migratetype)
678 {
679         struct page_ext *page_ext;
680
681         if (!debug_guardpage_enabled())
682                 return;
683
684         page_ext = lookup_page_ext(page);
685         if (unlikely(!page_ext))
686                 return;
687
688         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
689
690         set_page_private(page, 0);
691         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
692                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
693 }
694 #else
695 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
696 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
697                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
698 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
699                                 unsigned int order, int migratetype) {}
700 #endif
701
702 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
703 {
704         set_page_private(page, order);
705         __SetPageBuddy(page);
706 }
707
708 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
709 {
710         __ClearPageBuddy(page);
711         set_page_private(page, 0);
712 }
713
714 /*
715  * This function checks whether a page is free && is the buddy
716  * we can do coalesce a page and its buddy if
717  * (a) the buddy is not in a hole &&
718  * (b) the buddy is in the buddy system &&
719  * (c) a page and its buddy have the same order &&
720  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
721  *
722  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
723  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
724  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
725  * serialized by zone->lock.
726  *
727  * For recording page's order, we use page_private(page).
728  */
729 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
730                                                         unsigned int order)
731 {
732         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
733                 return 0;
734
735         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
736                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
737                         return 0;
738
739                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
740
741                 return 1;
742         }
743
744         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
745                 /*
746                  * zone check is done late to avoid uselessly
747                  * calculating zone/node ids for pages that could
748                  * never merge.
749                  */
750                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
751                         return 0;
752
753                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
754
755                 return 1;
756         }
757         return 0;
758 }
759
760 /*
761  * Freeing function for a buddy system allocator.
762  *
763  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
764  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
765  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
766  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
767  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
768  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
769  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
770  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
771  * parts of the VM system.
772  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
773  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
774  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
775  * field.
776  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
777  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
778  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
779  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
780  * triggers coalescing into a block of larger size.
781  *
782  * -- nyc
783  */
784
785 static inline void __free_one_page(struct page *page,
786                 unsigned long pfn,
787                 struct zone *zone, unsigned int order,
788                 int migratetype)
789 {
790         unsigned long page_idx;
791         unsigned long combined_idx;
792         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
793         struct page *buddy;
794         unsigned int max_order;
795
796         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
797
798         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
799         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
800
801         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
802         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
803                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
804
805         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
806
807         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
808         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
809
810 continue_merging:
811         while (order < max_order - 1) {
812                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
813                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
814                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
815                         goto done_merging;
816                 /*
817                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
818                  * merge with it and move up one order.
819                  */
820                 if (page_is_guard(buddy)) {
821                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
822                 } else {
823                         list_del(&buddy->lru);
824                         zone->free_area[order].nr_free--;
825                         rmv_page_order(buddy);
826                 }
827                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
828                 page = page + (combined_idx - page_idx);
829                 page_idx = combined_idx;
830                 order++;
831         }
832         if (max_order < MAX_ORDER) {
833                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
834                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
835                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
836                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
837                  *
838                  * We don't want to hit this code for the more frequent
839                  * low-order merging.
840                  */
841                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
842                         int buddy_mt;
843
844                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
845                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
846                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
847
848                         if (migratetype != buddy_mt
849                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
850                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
851                                 goto done_merging;
852                 }
853                 max_order++;
854                 goto continue_merging;
855         }
856
857 done_merging:
858         set_page_order(page, order);
859
860         /*
861          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
862          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
863          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
864          * that is happening, add the free page to the tail of the list
865          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
866          * as a higher order page
867          */
868         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
869                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
870                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
871                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
872                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
873                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
874                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
875                         list_add_tail(&page->lru,
876                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
877                         goto out;
878                 }
879         }
880
881         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
882 out:
883         zone->free_area[order].nr_free++;
884 }
885
886 /*
887  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
888  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
889  * check if necessary.
890  */
891 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
892                                         unsigned long check_flags)
893 {
894         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
895                 return false;
896
897         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
898                         page_ref_count(page) |
899 #ifdef CONFIG_MEMCG
900                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
901 #endif
902                         (page->flags & check_flags)))
903                 return false;
904
905         return true;
906 }
907
908 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
909 {
910         const char *bad_reason;
911         unsigned long bad_flags;
912
913         bad_reason = NULL;
914         bad_flags = 0;
915
916         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
917                 bad_reason = "nonzero mapcount";
918         if (unlikely(page->mapping != NULL))
919                 bad_reason = "non-NULL mapping";
920         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
921                 bad_reason = "nonzero _refcount";
922         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
923                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
924                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
925         }
926 #ifdef CONFIG_MEMCG
927         if (unlikely(page->mem_cgroup))
928                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
929 #endif
930         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
931 }
932
933 static inline int free_pages_check(struct page *page)
934 {
935         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
936                 return 0;
937
938         /* Something has gone sideways, find it */
939         free_pages_check_bad(page);
940         return 1;
941 }
942
943 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
944 {
945         int ret = 1;
946
947         /*
948          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
949          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
950          */
951         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
952
953         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
954                 ret = 0;
955                 goto out;
956         }
957         switch (page - head_page) {
958         case 1:
959                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
960                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
961                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
962                         goto out;
963                 }
964                 break;
965         case 2:
966                 /*
967                  * the second tail page: ->mapping is
968                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
969                  */
970                 break;
971         default:
972                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
973                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
974                         goto out;
975                 }
976                 break;
977         }
978         if (unlikely(!PageTail(page))) {
979                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
980                 goto out;
981         }
982         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
983                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
984                 goto out;
985         }
986         ret = 0;
987 out:
988         page->mapping = NULL;
989         clear_compound_head(page);
990         return ret;
991 }
992
993 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
994                                         unsigned int order, bool check_free)
995 {
996         int bad = 0;
997
998         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
999
1000         trace_mm_page_free(page, order);
1001         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1002
1003         /*
1004          * Check tail pages before head page information is cleared to
1005          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1006          */
1007         if (unlikely(order)) {
1008                 bool compound = PageCompound(page);
1009                 int i;
1010
1011                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1012
1013                 if (compound)
1014                         ClearPageDoubleMap(page);
1015                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1016                         if (compound)
1017                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1018                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1019                                 bad++;
1020                                 continue;
1021                         }
1022                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1023                 }
1024         }
1025         if (PageMappingFlags(page))
1026                 page->mapping = NULL;
1027         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1028                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1029         if (check_free)
1030                 bad += free_pages_check(page);
1031         if (bad)
1032                 return false;
1033
1034         page_cpupid_reset_last(page);
1035         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036         reset_page_owner(page, order);
1037
1038         if (!PageHighMem(page)) {
1039                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1040                                            PAGE_SIZE << order);
1041                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1042                                            PAGE_SIZE << order);
1043         }
1044         arch_free_page(page, order);
1045         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1046         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1047         kasan_free_pages(page, order);
1048
1049         return true;
1050 }
1051
1052 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1053 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1054 {
1055         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1056 }
1057
1058 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1059 {
1060         return false;
1061 }
1062 #else
1063 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1064 {
1065         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1066 }
1067
1068 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1069 {
1070         return free_pages_check(page);
1071 }
1072 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1073
1074 /*
1075  * Frees a number of pages from the PCP lists
1076  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1077  * count is the number of pages to free.
1078  *
1079  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1080  * see if this freeing clears that state.
1081  *
1082  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1083  * pinned" detection logic.
1084  */
1085 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1086                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1087 {
1088         int migratetype = 0;
1089         int batch_free = 0;
1090         unsigned long nr_scanned;
1091         bool isolated_pageblocks;
1092
1093         spin_lock(&zone->lock);
1094         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1095         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1096         if (nr_scanned)
1097                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1098
1099         while (count) {
1100                 struct page *page;
1101                 struct list_head *list;
1102
1103                 /*
1104                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1105                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1106                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1107                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1108                  * lists
1109                  */
1110                 do {
1111                         batch_free++;
1112                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1113                                 migratetype = 0;
1114                         list = &pcp->lists[migratetype];
1115                 } while (list_empty(list));
1116
1117                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1118                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1119                         batch_free = count;
1120
1121                 do {
1122                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1123
1124                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1125                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1126                         list_del(&page->lru);
1127
1128                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1129                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1130                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1131                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1132                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1133                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1134
1135                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1136                                 continue;
1137
1138                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1139                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1140                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1141         }
1142         spin_unlock(&zone->lock);
1143 }
1144
1145 static void free_one_page(struct zone *zone,
1146                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1147                                 unsigned int order,
1148                                 int migratetype)
1149 {
1150         unsigned long nr_scanned;
1151         spin_lock(&zone->lock);
1152         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1153         if (nr_scanned)
1154                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1155
1156         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1157                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1158                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1159         }
1160         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1161         spin_unlock(&zone->lock);
1162 }
1163
1164 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1165                                 unsigned long zone, int nid)
1166 {
1167         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1168         init_page_count(page);
1169         page_mapcount_reset(page);
1170         page_cpupid_reset_last(page);
1171
1172         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1173 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1174         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1175         if (!is_highmem_idx(zone))
1176                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1177 #endif
1178 }
1179
1180 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1181                                         int nid)
1182 {
1183         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1184 }
1185
1186 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1187 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1188 {
1189         pg_data_t *pgdat;
1190         int nid, zid;
1191
1192         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1193                 return;
1194
1195         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1196         pgdat = NODE_DATA(nid);
1197
1198         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1199                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1200
1201                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1202                         break;
1203         }
1204         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1205 }
1206 #else
1207 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1208 {
1209 }
1210 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1211
1212 /*
1213  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1214  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1215  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1216  * sent to the buddy page allocator.
1217  */
1218 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1219 {
1220         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1221         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1222
1223         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1224                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1225                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1226
1227                         init_reserved_page(start_pfn);
1228
1229                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1230                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1231
1232                         SetPageReserved(page);
1233                 }
1234         }
1235 }
1236
1237 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1238 {
1239         unsigned long flags;
1240         int migratetype;
1241         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1242
1243         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1244                 return;
1245
1246         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1247         local_irq_save(flags);
1248         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1249         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1250         local_irq_restore(flags);
1251 }
1252
1253 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1254 {
1255         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1256         struct page *p = page;
1257         unsigned int loop;
1258
1259         prefetchw(p);
1260         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1261                 prefetchw(p + 1);
1262                 __ClearPageReserved(p);
1263                 set_page_count(p, 0);
1264         }
1265         __ClearPageReserved(p);
1266         set_page_count(p, 0);
1267
1268         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1269         set_page_refcounted(page);
1270         __free_pages(page, order);
1271 }
1272
1273 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1274         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1275
1276 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1277
1278 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1279 {
1280         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1281         int nid;
1282
1283         spin_lock(&early_pfn_lock);
1284         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1285         if (nid < 0)
1286                 nid = first_online_node;
1287         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1288
1289         return nid;
1290 }
1291 #endif
1292
1293 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1294 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1295                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1296 {
1297         int nid;
1298
1299         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1300         if (nid >= 0 && nid != node)
1301                 return false;
1302         return true;
1303 }
1304
1305 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1306 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1307 {
1308         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1309 }
1310
1311 #else
1312
1313 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1314 {
1315         return true;
1316 }
1317 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1318                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1319 {
1320         return true;
1321 }
1322 #endif
1323
1324
1325 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1326                                                         unsigned int order)
1327 {
1328         if (early_page_uninitialised(pfn))
1329                 return;
1330         return __free_pages_boot_core(page, order);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1335  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1336  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1337  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1338  * pageblocks.
1339  *
1340  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1341  *
1342  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1343  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1344  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1345  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1346  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1347  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1348  * page in a pageblock.
1349  */
1350 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1351                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1352 {
1353         struct page *start_page;
1354         struct page *end_page;
1355
1356         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1357         end_pfn--;
1358
1359         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1360                 return NULL;
1361
1362         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1363
1364         if (page_zone(start_page) != zone)
1365                 return NULL;
1366
1367         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1368
1369         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1370         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1371                 return NULL;
1372
1373         return start_page;
1374 }
1375
1376 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1377 {
1378         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1379         unsigned long block_end_pfn;
1380
1381         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1382         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1383                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1384                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1385
1386                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1387
1388                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1389                                              block_end_pfn, zone))
1390                         return;
1391         }
1392
1393         /* We confirm that there is no hole */
1394         zone->contiguous = true;
1395 }
1396
1397 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1398 {
1399         zone->contiguous = false;
1400 }
1401
1402 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1403 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1404                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1405 {
1406         int i;
1407
1408         if (!page)
1409                 return;
1410
1411         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1412         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1413             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1414                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1415                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1416                 return;
1417         }
1418
1419         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1420                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1421                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1422                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1423         }
1424 }
1425
1426 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1427 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1428 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1429
1430 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1431 {
1432         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1433                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1434 }
1435
1436 /* Initialise remaining memory on a node */
1437 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1438 {
1439         pg_data_t *pgdat = data;
1440         int nid = pgdat->node_id;
1441         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1442         unsigned long start = jiffies;
1443         unsigned long nr_pages = 0;
1444         unsigned long walk_start, walk_end;
1445         int i, zid;
1446         struct zone *zone;
1447         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1448         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1449
1450         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1451                 pgdat_init_report_one_done();
1452                 return 0;
1453         }
1454
1455         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1456         if (!cpumask_empty(cpumask))
1457                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1458
1459         /* Sanity check boundaries */
1460         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1461         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1462         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1463
1464         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1465         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1466                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1467                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1468                         break;
1469         }
1470
1471         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1472                 unsigned long pfn, end_pfn;
1473                 struct page *page = NULL;
1474                 struct page *free_base_page = NULL;
1475                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1476                 int nr_to_free = 0;
1477
1478                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1479                 pfn = first_init_pfn;
1480                 if (pfn < walk_start)
1481                         pfn = walk_start;
1482                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1483                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1484
1485                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1486                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1487                                 goto free_range;
1488
1489                         /*
1490                          * Ensure pfn_valid is checked every
1491                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1492                          */
1493                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1494                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1495                                         page = NULL;
1496                                         goto free_range;
1497                                 }
1498                         }
1499
1500                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1501                                 page = NULL;
1502                                 goto free_range;
1503                         }
1504
1505                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1506                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1507                                 page++;
1508                         } else {
1509                                 nr_pages += nr_to_free;
1510                                 deferred_free_range(free_base_page,
1511                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1512                                 free_base_page = NULL;
1513                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1514
1515                                 page = pfn_to_page(pfn);
1516                                 cond_resched();
1517                         }
1518
1519                         if (page->flags) {
1520                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1521                                 goto free_range;
1522                         }
1523
1524                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1525                         if (!free_base_page) {
1526                                 free_base_page = page;
1527                                 free_base_pfn = pfn;
1528                                 nr_to_free = 0;
1529                         }
1530                         nr_to_free++;
1531
1532                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1533                         continue;
1534 free_range:
1535                         /* Free the current block of pages to allocator */
1536                         nr_pages += nr_to_free;
1537                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1538                                                                 nr_to_free);
1539                         free_base_page = NULL;
1540                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1541                 }
1542                 /* Free the last block of pages to allocator */
1543                 nr_pages += nr_to_free;
1544                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1545
1546                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1547         }
1548
1549         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1550         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1551
1552         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1553                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1554
1555         pgdat_init_report_one_done();
1556         return 0;
1557 }
1558 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1559
1560 void __init page_alloc_init_late(void)
1561 {
1562         struct zone *zone;
1563
1564 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1565         int nid;
1566
1567         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1568         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1569         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1570                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1571         }
1572
1573         /* Block until all are initialised */
1574         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1575
1576         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1577         files_maxfiles_init();
1578 #endif
1579
1580         for_each_populated_zone(zone)
1581                 set_zone_contiguous(zone);
1582 }
1583
1584 #ifdef CONFIG_CMA
1585 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1586 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1587 {
1588         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1589         struct page *p = page;
1590
1591         do {
1592                 __ClearPageReserved(p);
1593                 set_page_count(p, 0);
1594         } while (++p, --i);
1595
1596         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1597
1598         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1599                 i = pageblock_nr_pages;
1600                 p = page;
1601                 do {
1602                         set_page_refcounted(p);
1603                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1604                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1605                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1606         } else {
1607                 set_page_refcounted(page);
1608                 __free_pages(page, pageblock_order);
1609         }
1610
1611         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1612 }
1613 #endif
1614
1615 /*
1616  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1617  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1618  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1619  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1620  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1621  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1622  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1623  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1624  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1625  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1626  *
1627  * -- nyc
1628  */
1629 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1630         int low, int high, struct free_area *area,
1631         int migratetype)
1632 {
1633         unsigned long size = 1 << high;
1634
1635         while (high > low) {
1636                 area--;
1637                 high--;
1638                 size >>= 1;
1639                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1640
1641                 /*
1642                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1643                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1644                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1645                  * pages will stay not present in virtual address space
1646                  */
1647                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1648                         continue;
1649
1650                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1651                 area->nr_free++;
1652                 set_page_order(&page[size], high);
1653         }
1654 }
1655
1656 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1657 {
1658         const char *bad_reason = NULL;
1659         unsigned long bad_flags = 0;
1660
1661         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1662                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1663         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1664                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1665         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1666                 bad_reason = "nonzero _count";
1667         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1668                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1669                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1670                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1671                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1672                 return;
1673         }
1674         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1675                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1676                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1677         }
1678 #ifdef CONFIG_MEMCG
1679         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1680                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1681 #endif
1682         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1683 }
1684
1685 /*
1686  * This page is about to be returned from the page allocator
1687  */
1688 static inline int check_new_page(struct page *page)
1689 {
1690         if (likely(page_expected_state(page,
1691                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1692                 return 0;
1693
1694         check_new_page_bad(page);
1695         return 1;
1696 }
1697
1698 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1699 {
1700         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1701                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1702 }
1703
1704 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1705 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1706 {
1707         return false;
1708 }
1709
1710 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1711 {
1712         return check_new_page(page);
1713 }
1714 #else
1715 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1716 {
1717         return check_new_page(page);
1718 }
1719 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1720 {
1721         return false;
1722 }
1723 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1724
1725 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1726 {
1727         int i;
1728         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1729                 struct page *p = page + i;
1730
1731                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1732                         return true;
1733         }
1734
1735         return false;
1736 }
1737
1738 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1739                                 gfp_t gfp_flags)
1740 {
1741         set_page_private(page, 0);
1742         set_page_refcounted(page);
1743
1744         arch_alloc_page(page, order);
1745         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1746         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1747         kasan_alloc_pages(page, order);
1748         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1749 }
1750
1751 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1752                                                         unsigned int alloc_flags)
1753 {
1754         int i;
1755         bool poisoned = true;
1756
1757         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1758                 struct page *p = page + i;
1759                 if (poisoned)
1760                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1761         }
1762
1763         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1764
1765         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1766                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1767                         clear_highpage(page + i);
1768
1769         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1770                 prep_compound_page(page, order);
1771
1772         /*
1773          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1774          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1775          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1776          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1777          */
1778         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1779                 set_page_pfmemalloc(page);
1780         else
1781                 clear_page_pfmemalloc(page);
1782 }
1783
1784 /*
1785  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1786  * the smallest available page from the freelists
1787  */
1788 static inline
1789 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1790                                                 int migratetype)
1791 {
1792         unsigned int current_order;
1793         struct free_area *area;
1794         struct page *page;
1795
1796         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1797         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1798                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1799                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1800                                                         struct page, lru);
1801                 if (!page)
1802                         continue;
1803                 list_del(&page->lru);
1804                 rmv_page_order(page);
1805                 area->nr_free--;
1806                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1807                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1808                 return page;
1809         }
1810
1811         return NULL;
1812 }
1813
1814
1815 /*
1816  * This array describes the order lists are fallen back to when
1817  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1818  */
1819 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1820         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1821         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1822         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1823 #ifdef CONFIG_CMA
1824         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1825 #endif
1826 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1827         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1828 #endif
1829 };
1830
1831 #ifdef CONFIG_CMA
1832 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1833                                         unsigned int order)
1834 {
1835         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1836 }
1837 #else
1838 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1839                                         unsigned int order) { return NULL; }
1840 #endif
1841
1842 /*
1843  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1844  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1845  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1846  */
1847 int move_freepages(struct zone *zone,
1848                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1849                           int migratetype)
1850 {
1851         struct page *page;
1852         unsigned int order;
1853         int pages_moved = 0;
1854
1855 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1856         /*
1857          * page_zone is not safe to call in this context when
1858          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1859          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1860          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1861          * grouping pages by mobility
1862          */
1863         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1864 #endif
1865
1866         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1867                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1868                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1869
1870                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1871                         page++;
1872                         continue;
1873                 }
1874
1875                 if (!PageBuddy(page)) {
1876                         page++;
1877                         continue;
1878                 }
1879
1880                 order = page_order(page);
1881                 list_move(&page->lru,
1882                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1883                 page += 1 << order;
1884                 pages_moved += 1 << order;
1885         }
1886
1887         return pages_moved;
1888 }
1889
1890 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1891                                 int migratetype)
1892 {
1893         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1894         struct page *start_page, *end_page;
1895
1896         start_pfn = page_to_pfn(page);
1897         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1898         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1899         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1900         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1901
1902         /* Do not cross zone boundaries */
1903         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1904                 start_page = page;
1905         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1906                 return 0;
1907
1908         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1909 }
1910
1911 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1912                                         int start_order, int migratetype)
1913 {
1914         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1915
1916         while (nr_pageblocks--) {
1917                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1918                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1919         }
1920 }
1921
1922 /*
1923  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1924  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1925  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1926  *
1927  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1928  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1929  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1930  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1931  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1932  * pageblocks.
1933  */
1934 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1935 {
1936         /*
1937          * Leaving this order check is intended, although there is
1938          * relaxed order check in next check. The reason is that
1939          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1940          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1941          * so could be changed anytime.
1942          */
1943         if (order >= pageblock_order)
1944                 return true;
1945
1946         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1947                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1948                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1949                 page_group_by_mobility_disabled)
1950                 return true;
1951
1952         return false;
1953 }
1954
1955 /*
1956  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1957  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1958  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1959  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1960  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1961  */
1962 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1963                                                           int start_type)
1964 {
1965         unsigned int current_order = page_order(page);
1966         int pages;
1967
1968         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1969         if (current_order >= pageblock_order) {
1970                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1971                 return;
1972         }
1973
1974         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1975
1976         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1977         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1978                         page_group_by_mobility_disabled)
1979                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1980 }
1981
1982 /*
1983  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1984  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1985  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1986  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1987  */
1988 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1989                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1990 {
1991         int i;
1992         int fallback_mt;
1993
1994         if (area->nr_free == 0)
1995                 return -1;
1996
1997         *can_steal = false;
1998         for (i = 0;; i++) {
1999                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2000                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2001                         break;
2002
2003                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2004                         continue;
2005
2006                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2007                         *can_steal = true;
2008
2009                 if (!only_stealable)
2010                         return fallback_mt;
2011
2012                 if (*can_steal)
2013                         return fallback_mt;
2014         }
2015
2016         return -1;
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2021  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2022  */
2023 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2024                                 unsigned int alloc_order)
2025 {
2026         int mt;
2027         unsigned long max_managed, flags;
2028
2029         /*
2030          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2031          * Check is race-prone but harmless.
2032          */
2033         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2034         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2035                 return;
2036
2037         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2038
2039         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2040         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2041                 goto out_unlock;
2042
2043         /* Yoink! */
2044         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2045         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2046                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2047                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2048                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2049                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2050         }
2051
2052 out_unlock:
2053         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2054 }
2055
2056 /*
2057  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2058  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2059  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2060  * to recover from than an OOM.
2061  */
2062 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
2063 {
2064         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2065         unsigned long flags;
2066         struct zoneref *z;
2067         struct zone *zone;
2068         struct page *page;
2069         int order;
2070
2071         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2072                                                                 ac->nodemask) {
2073                 /* Preserve at least one pageblock */
2074                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
2075                         continue;
2076
2077                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2078                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2079                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2080
2081                         page = list_first_entry_or_null(
2082                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2083                                         struct page, lru);
2084                         if (!page)
2085                                 continue;
2086
2087                         /*
2088                          * It should never happen but changes to locking could
2089                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
2090                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
2091                          * and watch for underflows.
2092                          */
2093                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
2094                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2095
2096                         /*
2097                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2098                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2099                          * is doing the work and needs the pages. More
2100                          * importantly, if the block was always converted to
2101                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2102                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2103                          * may increase.
2104                          */
2105                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2106                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2107                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2108                         return;
2109                 }
2110                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2111         }
2112 }
2113
2114 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2115 static inline struct page *
2116 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2117 {
2118         struct free_area *area;
2119         unsigned int current_order;
2120         struct page *page;
2121         int fallback_mt;
2122         bool can_steal;
2123
2124         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2125         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2126                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2127                                 --current_order) {
2128                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2129                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2130                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2131                 if (fallback_mt == -1)
2132                         continue;
2133
2134                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2135                                                 struct page, lru);
2136                 if (can_steal)
2137                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2138
2139                 /* Remove the page from the freelists */
2140                 area->nr_free--;
2141                 list_del(&page->lru);
2142                 rmv_page_order(page);
2143
2144                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2145                                         start_migratetype);
2146                 /*
2147                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2148                  * migratetype depending on the decisions in
2149                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2150                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2151                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2152                  */
2153                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2154
2155                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2156                         start_migratetype, fallback_mt);
2157
2158                 return page;
2159         }
2160
2161         return NULL;
2162 }
2163
2164 /*
2165  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2166  * Call me with the zone->lock already held.
2167  */
2168 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2169                                 int migratetype)
2170 {
2171         struct page *page;
2172
2173         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2174         if (unlikely(!page)) {
2175                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2176                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2177
2178                 if (!page)
2179                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2180         }
2181
2182         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2183         return page;
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2188  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2189  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2190  */
2191 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2192                         unsigned long count, struct list_head *list,
2193                         int migratetype, bool cold)
2194 {
2195         int i;
2196
2197         spin_lock(&zone->lock);
2198         for (i = 0; i < count; ++i) {
2199                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2200                 if (unlikely(page == NULL))
2201                         break;
2202
2203                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2204                         continue;
2205
2206                 /*
2207                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2208                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2209                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2210                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2211                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2212                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2213                  * properly.
2214                  */
2215                 if (likely(!cold))
2216                         list_add(&page->lru, list);
2217                 else
2218                         list_add_tail(&page->lru, list);
2219                 list = &page->lru;
2220                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2221                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2222                                               -(1 << order));
2223         }
2224         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2225         spin_unlock(&zone->lock);
2226         return i;
2227 }
2228
2229 #ifdef CONFIG_NUMA
2230 /*
2231  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2232  * currently executing processor on remote nodes after they have
2233  * expired.
2234  *
2235  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2236  * a single processor.
2237  */
2238 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2239 {
2240         unsigned long flags;
2241         int to_drain, batch;
2242
2243         local_irq_save(flags);
2244         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2245         to_drain = min(pcp->count, batch);
2246         if (to_drain > 0) {
2247                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2248                 pcp->count -= to_drain;
2249         }
2250         local_irq_restore(flags);
2251 }
2252 #endif
2253
2254 /*
2255  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2256  *
2257  * The processor must either be the current processor and the
2258  * thread pinned to the current processor or a processor that
2259  * is not online.
2260  */
2261 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2262 {
2263         unsigned long flags;
2264         struct per_cpu_pageset *pset;
2265         struct per_cpu_pages *pcp;
2266
2267         local_irq_save(flags);
2268         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2269
2270         pcp = &pset->pcp;
2271         if (pcp->count) {
2272                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2273                 pcp->count = 0;
2274         }
2275         local_irq_restore(flags);
2276 }
2277
2278 /*
2279  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2280  *
2281  * The processor must either be the current processor and the
2282  * thread pinned to the current processor or a processor that
2283  * is not online.
2284  */
2285 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2286 {
2287         struct zone *zone;
2288
2289         for_each_populated_zone(zone) {
2290                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2291         }
2292 }
2293
2294 /*
2295  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2296  *
2297  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2298  * the single zone's pages.
2299  */
2300 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2301 {
2302         int cpu = smp_processor_id();
2303
2304         if (zone)
2305                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2306         else
2307                 drain_pages(cpu);
2308 }
2309
2310 /*
2311  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2312  *
2313  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2314  *
2315  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2316  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2317  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2318  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2319  * before the call to on_each_cpu_mask().
2320  */
2321 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2322 {
2323         int cpu;
2324
2325         /*
2326          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2327          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2328          */
2329         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2330
2331         /*
2332          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2333          * as offline notification will cause the notified
2334          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2335          * disables preemption as part of its processing
2336          */
2337         for_each_online_cpu(cpu) {
2338                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2339                 struct zone *z;
2340                 bool has_pcps = false;
2341
2342                 if (zone) {
2343                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2344                         if (pcp->pcp.count)
2345                                 has_pcps = true;
2346                 } else {
2347                         for_each_populated_zone(z) {
2348                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2349                                 if (pcp->pcp.count) {
2350                                         has_pcps = true;
2351                                         break;
2352                                 }
2353                         }
2354                 }
2355
2356                 if (has_pcps)
2357                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2358                 else
2359                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2360         }
2361         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2362                                                                 zone, 1);
2363 }
2364
2365 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2366
2367 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2368 {
2369         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2370         unsigned long flags;
2371         unsigned int order, t;
2372         struct page *page;
2373
2374         if (zone_is_empty(zone))
2375                 return;
2376
2377         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2378
2379         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2380         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2381                 if (pfn_valid(pfn)) {
2382                         page = pfn_to_page(pfn);
2383
2384                         if (page_zone(page) != zone)
2385                                 continue;
2386
2387                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2388                                 swsusp_unset_page_free(page);
2389                 }
2390
2391         for_each_migratetype_order(order, t) {
2392                 list_for_each_entry(page,
2393                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2394                         unsigned long i;
2395
2396                         pfn = page_to_pfn(page);
2397                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2398                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2399                 }
2400         }
2401         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2402 }
2403 #endif /* CONFIG_PM */
2404
2405 /*
2406  * Free a 0-order page
2407  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2408  */
2409 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2410 {
2411         struct zone *zone = page_zone(page);
2412         struct per_cpu_pages *pcp;
2413         unsigned long flags;
2414         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2415         int migratetype;
2416
2417         if (!free_pcp_prepare(page))
2418                 return;
2419
2420         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2421         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2422         local_irq_save(flags);
2423         __count_vm_event(PGFREE);
2424
2425         /*
2426          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2427          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2428          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2429          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2430          * excessively into the page allocator
2431          */
2432         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2433                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2434                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2435                         goto out;
2436                 }
2437                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2438         }
2439
2440         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2441         if (!cold)
2442                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2443         else
2444                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2445         pcp->count++;
2446         if (pcp->count >= pcp->high) {
2447                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2448                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2449                 pcp->count -= batch;
2450         }
2451
2452 out:
2453         local_irq_restore(flags);
2454 }
2455
2456 /*
2457  * Free a list of 0-order pages
2458  */
2459 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2460 {
2461         struct page *page, *next;
2462
2463         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2464                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2465                 free_hot_cold_page(page, cold);
2466         }
2467 }
2468
2469 /*
2470  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2471  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2472  * Each sub-page must be freed individually.
2473  *
2474  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2475  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2476  */
2477 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2478 {
2479         int i;
2480
2481         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2482         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2483
2484 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2485         /*
2486          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2487          * otherwise free the whole shadow.
2488          */
2489         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2490                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2491 #endif
2492
2493         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2494                 set_page_refcounted(page + i);
2495         split_page_owner(page, order);
2496 }
2497 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2498
2499 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2500 {
2501         unsigned long watermark;
2502         struct zone *zone;
2503         int mt;
2504
2505         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2506
2507         zone = page_zone(page);
2508         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2509
2510         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2511                 /*
2512                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2513                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2514                  * watermark, because we already know our high-order page
2515                  * exists.
2516                  */
2517                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2518                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2519                         return 0;
2520
2521                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2522         }
2523
2524         /* Remove page from free list */
2525         list_del(&page->lru);
2526         zone->free_area[order].nr_free--;
2527         rmv_page_order(page);
2528
2529         /*
2530          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2531          * pageblock
2532          */
2533         if (order >= pageblock_order - 1) {
2534                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2535                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2536                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2537                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2538                                 set_pageblock_migratetype(page,
2539                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2540                 }
2541         }
2542
2543
2544         return 1UL << order;
2545 }
2546
2547 /*
2548  * Update NUMA hit/miss statistics
2549  *
2550  * Must be called with interrupts disabled.
2551  *
2552  * When __GFP_OTHER_NODE is set assume the node of the preferred
2553  * zone is the local node. This is useful for daemons who allocate
2554  * memory on behalf of other processes.
2555  */
2556 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2557                                                                 gfp_t flags)
2558 {
2559 #ifdef CONFIG_NUMA
2560         int local_nid = numa_node_id();
2561         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2562
2563         if (unlikely(flags & __GFP_OTHER_NODE)) {
2564                 local_stat = NUMA_OTHER;
2565                 local_nid = preferred_zone->node;
2566         }
2567
2568         if (z->node == local_nid) {
2569                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2570                 __inc_zone_state(z, local_stat);
2571         } else {
2572                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2573                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2574         }
2575 #endif
2576 }
2577
2578 /*
2579  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2580  */
2581 static inline
2582 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2583                         struct zone *zone, unsigned int order,
2584                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2585                         int migratetype)
2586 {
2587         unsigned long flags;
2588         struct page *page;
2589         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2590
2591         if (likely(order == 0)) {
2592                 struct per_cpu_pages *pcp;
2593                 struct list_head *list;
2594
2595                 local_irq_save(flags);
2596                 do {
2597                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2598                         list = &pcp->lists[migratetype];
2599                         if (list_empty(list)) {
2600                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2601                                                 pcp->batch, list,
2602                                                 migratetype, cold);
2603                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2604                                         goto failed;
2605                         }
2606
2607                         if (cold)
2608                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2609                         else
2610                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2611
2612                         list_del(&page->lru);
2613                         pcp->count--;
2614
2615                 } while (check_new_pcp(page));
2616         } else {
2617                 /*
2618                  * We most definitely don't want callers attempting to
2619                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2620                  */
2621                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2622                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2623
2624                 do {
2625                         page = NULL;
2626                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2627                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2628                                 if (page)
2629                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2630                         }
2631                         if (!page)
2632                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2633                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2634                 spin_unlock(&zone->lock);
2635                 if (!page)
2636                         goto failed;
2637                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2638                                           get_pcppage_migratetype(page));
2639         }
2640
2641         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2642         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2643         local_irq_restore(flags);
2644
2645         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2646         return page;
2647
2648 failed:
2649         local_irq_restore(flags);
2650         return NULL;
2651 }
2652
2653 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2654
2655 static struct {
2656         struct fault_attr attr;
2657
2658         bool ignore_gfp_highmem;
2659         bool ignore_gfp_reclaim;
2660         u32 min_order;
2661 } fail_page_alloc = {
2662         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2663         .ignore_gfp_reclaim = true,
2664         .ignore_gfp_highmem = true,
2665         .min_order = 1,
2666 };
2667
2668 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2669 {
2670         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2671 }
2672 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2673
2674 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2675 {
2676         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2677                 return false;
2678         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2679                 return false;
2680         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2681                 return false;
2682         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2683                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2684                 return false;
2685
2686         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2687 }
2688
2689 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2690
2691 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2692 {
2693         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2694         struct dentry *dir;
2695
2696         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2697                                         &fail_page_alloc.attr);
2698         if (IS_ERR(dir))
2699                 return PTR_ERR(dir);
2700
2701         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2702                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2703                 goto fail;
2704         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2705                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2706                 goto fail;
2707         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2708                                 &fail_page_alloc.min_order))
2709                 goto fail;
2710
2711         return 0;
2712 fail:
2713         debugfs_remove_recursive(dir);
2714
2715         return -ENOMEM;
2716 }
2717
2718 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2719
2720 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2721
2722 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2723
2724 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2725 {
2726         return false;
2727 }
2728
2729 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2730
2731 /*
2732  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2733  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2734  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2735  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2736  */
2737 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2738                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2739                          long free_pages)
2740 {
2741         long min = mark;
2742         int o;
2743         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2744
2745         /* free_pages may go negative - that's OK */
2746         free_pages -= (1 << order) - 1;
2747
2748         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2749                 min -= min / 2;
2750
2751         /*
2752          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2753          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2754          * atomic reserve but it avoids a search.
2755          */
2756         if (likely(!alloc_harder))
2757                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2758         else
2759                 min -= min / 4;
2760
2761 #ifdef CONFIG_CMA
2762         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2763         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2764                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2765 #endif
2766
2767         /*
2768          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2769          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2770          * even if a suitable page happened to be free.
2771          */
2772         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2773                 return false;
2774
2775         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2776         if (!order)
2777                 return true;
2778
2779         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2780         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2781                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2782                 int mt;
2783
2784                 if (!area->nr_free)
2785                         continue;
2786
2787                 if (alloc_harder)
2788                         return true;
2789
2790                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2791                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2792                                 return true;
2793                 }
2794
2795 #ifdef CONFIG_CMA
2796                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2797                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2798                         return true;
2799                 }
2800 #endif
2801         }
2802         return false;
2803 }
2804
2805 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2806                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2807 {
2808         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2809                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2810 }
2811
2812 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2813                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2814 {
2815         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2816         long cma_pages = 0;
2817
2818 #ifdef CONFIG_CMA
2819         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2820         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2821                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2822 #endif
2823
2824         /*
2825          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2826          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2827          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2828          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2829          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2830          */
2831         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2832                 return true;
2833
2834         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2835                                         free_pages);
2836 }
2837
2838 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2839                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2840 {
2841         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2842
2843         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2844                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2845
2846         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2847                                                                 free_pages);
2848 }
2849
2850 #ifdef CONFIG_NUMA
2851 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2852 {
2853         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2854                                 RECLAIM_DISTANCE;
2855 }
2856 #else   /* CONFIG_NUMA */
2857 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2858 {
2859         return true;
2860 }
2861 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2862
2863 /*
2864  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2865  * a page.
2866  */
2867 static struct page *
2868 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2869                                                 const struct alloc_context *ac)
2870 {
2871         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2872         struct zone *zone;
2873         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
2874
2875         /*
2876          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2877          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2878          */
2879         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2880                                                                 ac->nodemask) {
2881                 struct page *page;
2882                 unsigned long mark;
2883
2884                 if (cpusets_enabled() &&
2885                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2886                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2887                                 continue;
2888                 /*
2889                  * When allocating a page cache page for writing, we
2890                  * want to get it from a node that is within its dirty
2891                  * limit, such that no single node holds more than its
2892                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2893                  * The dirty limits take into account the node's
2894                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2895                  * should be able to balance it without having to
2896                  * write pages from its LRU list.
2897                  *
2898                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2899                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
2900                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2901                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2902                  * nodes are together not big enough to reach the
2903                  * global limit.  The proper fix for these situations
2904                  * will require awareness of nodes in the
2905                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2906                  */
2907                 if (ac->spread_dirty_pages) {
2908                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
2909                                 continue;
2910
2911                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
2912                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
2913                                 continue;
2914                         }
2915                 }
2916
2917                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2918                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2919                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2920                         int ret;
2921
2922                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2923                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2924                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2925                                 goto try_this_zone;
2926
2927                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
2928                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2929                                 continue;
2930
2931                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
2932                         switch (ret) {
2933                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
2934                                 /* did not scan */
2935                                 continue;
2936                         case NODE_RECLAIM_FULL:
2937                                 /* scanned but unreclaimable */
2938                                 continue;
2939                         default:
2940                                 /* did we reclaim enough */
2941                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2942                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2943                                         goto try_this_zone;
2944
2945                                 continue;
2946                         }
2947                 }
2948
2949 try_this_zone:
2950                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2951                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2952                 if (page) {
2953                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
2954
2955                         /*
2956                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2957                          * if the pageblock should be reserved for the future
2958                          */
2959                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2960                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2961
2962                         return page;
2963                 }
2964         }
2965
2966         return NULL;
2967 }
2968
2969 /*
2970  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2971  * meminfo in irq context.
2972  */
2973 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2974 {
2975         bool ret = false;
2976
2977 #if NODES_SHIFT > 8
2978         ret = in_interrupt();
2979 #endif
2980         return ret;
2981 }
2982
2983 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2984                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2985                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2986
2987 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, const char *fmt, ...)
2988 {
2989         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2990         struct va_format vaf;
2991         va_list args;
2992
2993         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2994             debug_guardpage_minorder() > 0)
2995                 return;
2996
2997         /*
2998          * This documents exceptions given to allocations in certain
2999          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3000          * of allowed nodes.
3001          */
3002         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3003                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3004                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3005                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3006         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3007                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3008
3009         pr_warn("%s: ", current->comm);
3010
3011         va_start(args, fmt);
3012         vaf.fmt = fmt;
3013         vaf.va = &args;
3014         pr_cont("%pV", &vaf);
3015         va_end(args);
3016
3017         pr_cont(", mode:%#x(%pGg)\n", gfp_mask, &gfp_mask);
3018
3019         dump_stack();
3020         if (!should_suppress_show_mem())
3021                 show_mem(filter);
3022 }
3023
3024 static inline struct page *
3025 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3026         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3027 {
3028         struct oom_control oc = {
3029                 .zonelist = ac->zonelist,
3030                 .nodemask = ac->nodemask,
3031                 .memcg = NULL,
3032                 .gfp_mask = gfp_mask,
3033                 .order = order,
3034         };
3035         struct page *page;
3036
3037         *did_some_progress = 0;
3038
3039         /*
3040          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3041          * making progress for us.
3042          */
3043         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3044                 *did_some_progress = 1;
3045                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3046                 return NULL;
3047         }
3048
3049         /*
3050          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3051          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3052          * we're still under heavy pressure.
3053          */
3054         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3055                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3056         if (page)
3057                 goto out;
3058
3059         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3060                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3061                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3062                         goto out;
3063                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3064                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3065                         goto out;
3066                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3067                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3068                         goto out;
3069                 if (pm_suspended_storage())
3070                         goto out;
3071                 /*
3072                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3073                  * other request to make a forward progress.
3074                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3075                  * do much for this context but let's try it to at least get
3076                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3077                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3078                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3079                  */
3080
3081                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3082                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3083                         goto out;
3084         }
3085         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3086         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3087                 *did_some_progress = 1;
3088
3089                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3090                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3091                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3092                         /*
3093                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3094                          * are depleted
3095                          */
3096                         if (!page)
3097                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3098                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3099                 }
3100         }
3101 out:
3102         mutex_unlock(&oom_lock);
3103         return page;
3104 }
3105
3106 /*
3107  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3108  * killer is consider as the only way to move forward.
3109  */
3110 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3111
3112 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3113 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3114 static struct page *
3115 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3116                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3117                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3118 {
3119         struct page *page;
3120
3121         if (!order)
3122                 return NULL;
3123
3124         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3125         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3126                                                                         prio);
3127         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3128
3129         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3130                 return NULL;
3131
3132         /*
3133          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3134          * count a compaction stall
3135          */
3136         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3137
3138         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3139
3140         if (page) {
3141                 struct zone *zone = page_zone(page);
3142
3143                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3144                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3145                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3146                 return page;
3147         }
3148
3149         /*
3150          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3151          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3152          */
3153         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3154
3155         cond_resched();
3156
3157         return NULL;
3158 }
3159
3160 static inline bool
3161 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3162                      enum compact_result compact_result,
3163                      enum compact_priority *compact_priority,
3164                      int *compaction_retries)
3165 {
3166         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3167         int min_priority;
3168
3169         if (!order)
3170                 return false;
3171
3172         if (compaction_made_progress(compact_result))
3173                 (*compaction_retries)++;
3174
3175         /*
3176          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3177          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3178          * failure could be caused by insufficient priority
3179          */
3180         if (compaction_failed(compact_result))
3181                 goto check_priority;
3182
3183         /*
3184          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3185          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3186          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3187          * compaction.
3188          */
3189         if (compaction_withdrawn(compact_result))
3190                 return compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3191
3192         /*
3193          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3194          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3195          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3196          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3197          * would need much more detailed feedback from compaction to
3198          * make a better decision.
3199          */
3200         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3201                 max_retries /= 4;
3202         if (*compaction_retries <= max_retries)
3203                 return true;
3204
3205         /*
3206          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3207          * all retries or failed at the lower priorities.
3208          */
3209 check_priority:
3210         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3211                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3212         if (*compact_priority > min_priority) {
3213                 (*compact_priority)--;
3214                 *compaction_retries = 0;
3215                 return true;
3216         }
3217         return false;
3218 }
3219 #else
3220 static inline struct page *
3221 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3222                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3223                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3224 {
3225         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3226         return NULL;
3227 }
3228
3229 static inline bool
3230 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3231                      enum compact_result compact_result,
3232                      enum compact_priority *compact_priority,
3233                      int *compaction_retries)
3234 {
3235         struct zone *zone;
3236         struct zoneref *z;
3237
3238         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3239                 return false;
3240
3241         /*
3242          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3243          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3244          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3245          * watermarks are OK.
3246          */
3247         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3248                                         ac->nodemask) {
3249                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3250                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3251                         return true;
3252         }
3253         return false;
3254 }
3255 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3256
3257 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3258 static int
3259 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3260                                         const struct alloc_context *ac)
3261 {
3262         struct reclaim_state reclaim_state;
3263         int progress;
3264
3265         cond_resched();
3266
3267         /* We now go into synchronous reclaim */
3268         cpuset_memory_pressure_bump();
3269         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3270         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3271         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3272         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3273
3274         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3275                                                                 ac->nodemask);
3276
3277         current->reclaim_state = NULL;
3278         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3279         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3280
3281         cond_resched();
3282
3283         return progress;
3284 }
3285
3286 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3287 static inline struct page *
3288 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3289                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3290                 unsigned long *did_some_progress)
3291 {
3292         struct page *page = NULL;
3293         bool drained = false;
3294
3295         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3296         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3297                 return NULL;
3298
3299 retry:
3300         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3301
3302         /*
3303          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3304          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3305          * Shrink them them and try again
3306          */
3307         if (!page && !drained) {
3308                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3309                 drain_all_pages(NULL);
3310                 drained = true;
3311                 goto retry;
3312         }
3313
3314         return page;
3315 }
3316
3317 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3318 {
3319         struct zoneref *z;
3320         struct zone *zone;
3321         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3322
3323         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3324                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3325                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3326                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3327                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3328         }
3329 }
3330
3331 static inline unsigned int
3332 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3333 {
3334         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3335
3336         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3337         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3338
3339         /*
3340          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3341          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3342          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3343          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3344          */
3345         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3346
3347         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3348                 /*
3349                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3350                  * if it can't schedule.
3351                  */
3352                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3353                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3354                 /*
3355                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3356                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3357                  */
3358                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3359         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3360                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3361
3362 #ifdef CONFIG_CMA
3363         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3364                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3365 #endif
3366         return alloc_flags;
3367 }
3368
3369 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3370 {
3371         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3372                 return false;
3373
3374         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3375                 return true;
3376         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3377                 return true;
3378         if (!in_interrupt() &&
3379                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3380                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3381                 return true;
3382
3383         return false;
3384 }
3385
3386 /*
3387  * Maximum number of reclaim retries without any progress before OOM killer
3388  * is consider as the only way to move forward.
3389  */
3390 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
3391
3392 /*
3393  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3394  * for the given allocation request.
3395  * The reclaim feedback represented by did_some_progress (any progress during
3396  * the last reclaim round) and no_progress_loops (number of reclaim rounds without
3397  * any progress in a row) is considered as well as the reclaimable pages on the
3398  * applicable zone list (with a backoff mechanism which is a function of
3399  * no_progress_loops).
3400  *
3401  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3402  */
3403 static inline bool
3404 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3405                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3406                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3407 {
3408         struct zone *zone;
3409         struct zoneref *z;
3410
3411         /*
3412          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3413          * their order will become available due to high fragmentation so
3414          * always increment the no progress counter for them
3415          */
3416         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3417                 *no_progress_loops = 0;
3418         else
3419                 (*no_progress_loops)++;
3420
3421         /*
3422          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3423          * several times in the row.
3424          */
3425         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES)
3426                 return false;
3427
3428         /*
3429          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3430          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3431          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3432          * screwed and have to go OOM.
3433          */
3434         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3435                                         ac->nodemask) {
3436                 unsigned long available;
3437                 unsigned long reclaimable;
3438
3439                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3440                 available -= DIV_ROUND_UP((*no_progress_loops) * available,
3441                                           MAX_RECLAIM_RETRIES);
3442                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3443
3444                 /*
3445                  * Would the allocation succeed if we reclaimed the whole
3446                  * available?
3447                  */
3448                 if (__zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark_pages(zone),
3449                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available)) {
3450                         /*
3451                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3452                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3453                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3454                          * prevent from pre mature OOM
3455                          */
3456                         if (!did_some_progress) {
3457                                 unsigned long write_pending;
3458
3459                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3460                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3461
3462                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3463                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3464                                         return true;
3465                                 }
3466                         }
3467
3468                         /*
3469                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3470                          * context and the current implementation of the WQ
3471                          * concurrency control doesn't recognize that
3472                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3473                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3474                          * do a short sleep here rather than calling
3475                          * cond_resched().
3476                          */
3477                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3478                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3479                         else
3480                                 cond_resched();
3481
3482                         return true;
3483                 }
3484         }
3485
3486         return false;
3487 }
3488
3489 static inline struct page *
3490 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3491                                                 struct alloc_context *ac)
3492 {
3493         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3494         struct page *page = NULL;
3495         unsigned int alloc_flags;
3496         unsigned long did_some_progress;
3497         enum compact_priority compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3498         enum compact_result compact_result;
3499         int compaction_retries = 0;
3500         int no_progress_loops = 0;
3501         unsigned long alloc_start = jiffies;
3502         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3503
3504         /*
3505          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3506          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3507          * be using allocators in order of preference for an area that is
3508          * too large.
3509          */
3510         if (order >= MAX_ORDER) {
3511                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3512                 return NULL;
3513         }
3514
3515         /*
3516          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3517          * callers that are not in atomic context.
3518          */
3519         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3520                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3521                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3522
3523         /*
3524          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3525          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3526          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3527          */
3528         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3529
3530         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3531                 wake_all_kswapds(order, ac);
3532
3533         /*
3534          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3535          * that first
3536          */
3537         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3538         if (page)
3539                 goto got_pg;
3540
3541         /*
3542          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3543          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. Don't try
3544          * that for allocations that are allowed to ignore watermarks, as the
3545          * ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3546          */
3547         if (can_direct_reclaim && order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3548                 !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3549                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3550                                                 alloc_flags, ac,
3551                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3552                                                 &compact_result);
3553                 if (page)
3554                         goto got_pg;
3555
3556                 /*
3557                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3558                  * includes THP page fault allocations
3559                  */
3560                 if (gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
3561                         /*
3562                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3563                          * it is because sync compaction recently failed. If
3564                          * this is the case and the caller requested a THP
3565                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3566                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3567                          * direct reclaim.
3568                          */
3569                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3570                                 goto nopage;
3571
3572                         /*
3573                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3574                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3575                          * using async compaction.
3576                          */
3577                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3578                 }
3579         }
3580
3581 retry:
3582         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3583         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3584                 wake_all_kswapds(order, ac);
3585
3586         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3587                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3588
3589         /*
3590          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3591          * These allocations are high priority and system rather than user
3592          * orientated.
3593          */
3594         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3595                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3596                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3597                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3598         }
3599
3600         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3601         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3602         if (page)
3603                 goto got_pg;
3604
3605         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3606         if (!can_direct_reclaim) {
3607                 /*
3608                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3609                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3610                  * to fail.
3611                  */
3612                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3613                 goto nopage;
3614         }
3615
3616         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3617         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3618                 /*
3619                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3620                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3621                  * for somebody to do a work for us.
3622                  */
3623                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3624                         cond_resched();
3625                         goto retry;
3626                 }
3627                 goto nopage;
3628         }
3629
3630         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3631         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3632                 goto nopage;
3633
3634
3635         /* Try direct reclaim and then allocating */
3636         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3637                                                         &did_some_progress);
3638         if (page)
3639                 goto got_pg;
3640
3641         /* Try direct compaction and then allocating */
3642         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3643                                         compact_priority, &compact_result);
3644         if (page)
3645                 goto got_pg;
3646
3647         /* Do not loop if specifically requested */
3648         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3649                 goto nopage;
3650
3651         /*
3652          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3653          * __GFP_REPEAT
3654          */
3655         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3656                 goto nopage;
3657
3658         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3659         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3660                 warn_alloc(gfp_mask,
3661                         "page alloction stalls for %ums, order:%u\n",
3662                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3663                 stall_timeout += 10 * HZ;
3664         }
3665
3666         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3667                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3668                 goto retry;
3669
3670         /*
3671          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3672          * reclaim is not able to make any progress because the current
3673          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3674          * of free memory (see __compaction_suitable)
3675          */
3676         if (did_some_progress > 0 &&
3677                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3678                                 compact_result, &compact_priority,
3679                                 &compaction_retries))
3680                 goto retry;
3681
3682         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3683         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3684         if (page)
3685                 goto got_pg;
3686
3687         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3688         if (did_some_progress) {
3689                 no_progress_loops = 0;
3690                 goto retry;
3691         }
3692
3693 nopage:
3694         warn_alloc(gfp_mask,
3695                         "page allocation failure: order:%u", order);
3696 got_pg:
3697         return page;
3698 }
3699
3700 /*
3701  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3702  */
3703 struct page *
3704 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3705                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3706 {
3707         struct page *page;
3708         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3709         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3710         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3711         struct alloc_context ac = {
3712                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3713                 .zonelist = zonelist,
3714                 .nodemask = nodemask,
3715                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3716         };
3717
3718         if (cpusets_enabled()) {
3719                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3720                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3721                 if (!ac.nodemask)
3722                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3723         }
3724
3725         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3726
3727         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3728
3729         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3730
3731         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3732                 return NULL;
3733
3734         /*
3735          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3736          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3737          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3738          */
3739         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3740                 return NULL;
3741
3742         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3743                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3744
3745 retry_cpuset:
3746         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3747
3748         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3749         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3750
3751         /*
3752          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3753          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3754          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3755          */
3756         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3757                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3758         if (!ac.preferred_zoneref) {
3759                 page = NULL;
3760                 goto no_zone;
3761         }
3762
3763         /* First allocation attempt */
3764         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3765         if (likely(page))
3766                 goto out;
3767
3768         /*
3769          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3770          * because I/O on the device might not complete.
3771          */
3772         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3773         ac.spread_dirty_pages = false;
3774
3775         /*
3776          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3777          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3778          */
3779         if (cpusets_enabled())
3780                 ac.nodemask = nodemask;
3781         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3782
3783 no_zone:
3784         /*
3785          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3786          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3787          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3788          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3789          */
3790         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))) {
3791                 alloc_mask = gfp_mask;
3792                 goto retry_cpuset;
3793         }
3794
3795 out:
3796         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3797             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3798                 __free_pages(page, order);
3799                 page = NULL;
3800         }
3801
3802         if (kmemcheck_enabled && page)
3803                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3804
3805         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3806
3807         return page;
3808 }
3809 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3810
3811 /*
3812  * Common helper functions.
3813  */
3814 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3815 {
3816         struct page *page;
3817
3818         /*
3819          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3820          * a highmem page
3821          */
3822         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3823
3824         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3825         if (!page)
3826                 return 0;
3827         return (unsigned long) page_address(page);
3828 }
3829 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3830
3831 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3832 {
3833         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3834 }
3835 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3836
3837 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3838 {
3839         if (put_page_testzero(page)) {
3840                 if (order == 0)
3841                         free_hot_cold_page(page, false);
3842                 else
3843                         __free_pages_ok(page, order);
3844         }
3845 }
3846
3847 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3848
3849 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3850 {
3851         if (addr != 0) {
3852                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3853                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3854         }
3855 }
3856
3857 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3858
3859 /*
3860  * Page Fragment:
3861  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3862  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3863  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3864  *
3865  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3866  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3867  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3868  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3869  */
3870 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3871                                        gfp_t gfp_mask)
3872 {
3873         struct page *page = NULL;
3874         gfp_t gfp = gfp_mask;
3875
3876 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3877         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3878                     __GFP_NOMEMALLOC;
3879         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3880                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3881         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3882 #endif
3883         if (unlikely(!page))
3884                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3885
3886         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3887
3888         return page;
3889 }
3890
3891 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3892                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3893 {
3894         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3895         struct page *page;
3896         int offset;
3897
3898         if (unlikely(!nc->va)) {
3899 refill:
3900                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3901                 if (!page)
3902                         return NULL;
3903
3904 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3905                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3906                 size = nc->size;
3907 #endif
3908                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3909                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3910                  */
3911                 page_ref_add(page, size - 1);
3912
3913                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3914                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3915                 nc->pagecnt_bias = size;
3916                 nc->offset = size;
3917         }
3918
3919         offset = nc->offset - fragsz;
3920         if (unlikely(offset < 0)) {
3921                 page = virt_to_page(nc->va);
3922
3923                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3924                         goto refill;
3925
3926 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3927                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3928                 size = nc->size;
3929 #endif
3930                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3931                 set_page_count(page, size);
3932
3933                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3934                 nc->pagecnt_bias = size;
3935                 offset = size - fragsz;
3936         }
3937
3938         nc->pagecnt_bias--;
3939         nc->offset = offset;
3940
3941         return nc->va + offset;
3942 }
3943 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3944
3945 /*
3946  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3947  */
3948 void __free_page_frag(void *addr)
3949 {
3950         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3951
3952         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3953                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3954 }
3955 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3956
3957 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3958                 size_t size)
3959 {
3960         if (addr) {
3961                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3962                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3963
3964                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3965                 while (used < alloc_end) {
3966                         free_page(used);
3967                         used += PAGE_SIZE;
3968                 }
3969         }
3970         return (void *)addr;
3971 }
3972
3973 /**
3974  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3975  * @size: the number of bytes to allocate
3976  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3977  *
3978  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3979  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3980  * allocate memory in power-of-two pages.
3981  *
3982  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3983  *
3984  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3985  */
3986 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3987 {
3988         unsigned int order = get_order(size);
3989         unsigned long addr;
3990
3991         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3992         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3993 }
3994 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3995
3996 /**
3997  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3998  *                         pages on a node.
3999  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4000  * @size: the number of bytes to allocate
4001  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4002  *
4003  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4004  * back.
4005  */
4006 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4007 {
4008         unsigned int order = get_order(size);
4009         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4010         if (!p)
4011                 return NULL;
4012         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4013 }
4014
4015 /**
4016  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4017  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4018  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4019  *
4020  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4021  */
4022 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4023 {
4024         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4025         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4026
4027         while (addr < end) {
4028                 free_page(addr);
4029                 addr += PAGE_SIZE;
4030         }
4031 }
4032 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4033
4034 /**
4035  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4036  * @offset: The zone index of the highest zone
4037  *
4038  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4039  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4040  * zone, the number of pages is calculated as:
4041  *     managed_pages - high_pages
4042  */
4043 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4044 {
4045         struct zoneref *z;
4046         struct zone *zone;
4047
4048         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4049         unsigned long sum = 0;
4050
4051         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4052
4053         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4054                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4055                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4056                 if (size > high)
4057                         sum += size - high;
4058         }
4059
4060         return sum;
4061 }
4062
4063 /**
4064  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4065  *
4066  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4067  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4068  */
4069 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4070 {
4071         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4072 }
4073 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4074
4075 /**
4076  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4077  *
4078  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4079  * high watermark within all zones.
4080  */
4081 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4082 {
4083         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4084 }
4085
4086 static inline void show_node(struct zone *zone)
4087 {
4088         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4089                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4090 }
4091
4092 long si_mem_available(void)
4093 {
4094         long available;
4095         unsigned long pagecache;
4096         unsigned long wmark_low = 0;
4097         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4098         struct zone *zone;
4099         int lru;
4100
4101         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4102                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4103
4104         for_each_zone(zone)
4105                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4106
4107         /*
4108          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4109          * without causing swapping.
4110          */
4111         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4112
4113         /*
4114          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4115          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4116          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4117          */
4118         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4119         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4120         available += pagecache;
4121
4122         /*
4123          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4124          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4125          */
4126         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4127                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4128
4129         if (available < 0)
4130                 available = 0;
4131         return available;
4132 }
4133 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4134
4135 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4136 {
4137         val->totalram = totalram_pages;
4138         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4139         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4140         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4141         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4142         val->freehigh = nr_free_highpages();
4143         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4144 }
4145
4146 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4147
4148 #ifdef CONFIG_NUMA
4149 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4150 {
4151         int zone_type;          /* needs to be signed */
4152         unsigned long managed_pages = 0;
4153         unsigned long managed_highpages = 0;
4154         unsigned long free_highpages = 0;
4155         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4156
4157         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4158                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4159         val->totalram = managed_pages;
4160         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4161         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4162 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4163         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4164                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4165
4166                 if (is_highmem(zone)) {
4167                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4168                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4169                 }
4170         }
4171         val->totalhigh = managed_highpages;
4172         val->freehigh = free_highpages;
4173 #else
4174         val->totalhigh = managed_highpages;
4175         val->freehigh = free_highpages;
4176 #endif
4177         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4178 }
4179 #endif
4180
4181 /*
4182  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4183  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4184  */
4185 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4186 {
4187         bool ret = false;
4188         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4189
4190         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4191                 goto out;
4192
4193         do {
4194                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4195                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4196         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4197 out:
4198         return ret;
4199 }
4200
4201 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4202
4203 static void show_migration_types(unsigned char type)
4204 {
4205         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4206                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4207                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4208                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4209                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4210 #ifdef CONFIG_CMA
4211                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4212 #endif
4213 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4214                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4215 #endif
4216         };
4217         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4218         char *p = tmp;
4219         int i;
4220
4221         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4222                 if (type & (1 << i))
4223                         *p++ = types[i];
4224         }
4225
4226         *p = '\0';
4227         printk("(%s) ", tmp);
4228 }
4229
4230 /*
4231  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4232  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4233  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4234  *
4235  * Bits in @filter:
4236  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4237  *   cpuset.
4238  */
4239 void show_free_areas(unsigned int filter)
4240 {
4241         unsigned long free_pcp = 0;
4242         int cpu;
4243         struct zone *zone;
4244         pg_data_t *pgdat;
4245
4246         for_each_populated_zone(zone) {
4247                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4248                         continue;
4249
4250                 for_each_online_cpu(cpu)
4251                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4252         }
4253
4254         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4255                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4256                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4257                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4258                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4259                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4260                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4261                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4262                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4263                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4264                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4265                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4266                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4267                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4268                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4269                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4270                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4271                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4272                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4273                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4274                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4275                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4276                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4277                 free_pcp,
4278                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4279
4280         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4281                 printk("Node %d"
4282                         " active_anon:%lukB"
4283                         " inactive_anon:%lukB"
4284                         " active_file:%lukB"
4285                         " inactive_file:%lukB"
4286                         " unevictable:%lukB"
4287                         " isolated(anon):%lukB"
4288                         " isolated(file):%lukB"
4289                         " mapped:%lukB"
4290                         " dirty:%lukB"
4291                         " writeback:%lukB"
4292                         " shmem:%lukB"
4293 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4294                         " shmem_thp: %lukB"
4295                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4296                         " anon_thp: %lukB"
4297 #endif
4298                         " writeback_tmp:%lukB"
4299                         " unstable:%lukB"
4300                         " pages_scanned:%lu"
4301                         " all_unreclaimable? %s"
4302                         "\n",
4303                         pgdat->node_id,
4304                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4305                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4306                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4307                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4308                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4309                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4310                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4311                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4312                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4313                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4314 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4315                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4316                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4317                                         * HPAGE_PMD_NR),
4318                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4319 #endif
4320                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4321                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4322                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4323                         node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED),
4324                         !pgdat_reclaimable(pgdat) ? "yes" : "no");
4325         }
4326
4327         for_each_populated_zone(zone) {
4328                 int i;
4329
4330                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4331                         continue;
4332
4333                 free_pcp = 0;
4334                 for_each_online_cpu(cpu)
4335                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4336
4337                 show_node(zone);
4338                 printk("%s"
4339                         " free:%lukB"
4340                         " min:%lukB"
4341                         " low:%lukB"
4342                         " high:%lukB"
4343                         " active_anon:%lukB"
4344                         " inactive_anon:%lukB"
4345                         " active_file:%lukB"
4346                         " inactive_file:%lukB"
4347                         " unevictable:%lukB"
4348                         " writepending:%lukB"
4349                         " present:%lukB"
4350                         " managed:%lukB"
4351                         " mlocked:%lukB"
4352                         " slab_reclaimable:%lukB"
4353                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4354                         " kernel_stack:%lukB"
4355                         " pagetables:%lukB"
4356                         " bounce:%lukB"
4357                         " free_pcp:%lukB"
4358                         " local_pcp:%ukB"
4359                         " free_cma:%lukB"
4360                         "\n",
4361                         zone->name,
4362                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4363                         K(min_wmark_pages(zone)),
4364                         K(low_wmark_pages(zone)),
4365                         K(high_wmark_pages(zone)),
4366                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4367                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4368                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4369                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4370                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4371                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4372                         K(zone->present_pages),
4373                         K(zone->managed_pages),
4374                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4375                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4376                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4377                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4378                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4379                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4380                         K(free_pcp),
4381                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4382                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4383                 printk("lowmem_reserve[]:");
4384                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4385                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4386                 printk("\n");
4387         }
4388
4389         for_each_populated_zone(zone) {
4390                 unsigned int order;
4391                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4392                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4393
4394                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4395                         continue;
4396                 show_node(zone);
4397                 printk("%s: ", zone->name);
4398
4399                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4400                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4401                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4402                         int type;
4403
4404                         nr[order] = area->nr_free;
4405                         total += nr[order] << order;
4406
4407                         types[order] = 0;
4408                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4409                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4410                                         types[order] |= 1 << type;
4411                         }
4412                 }
4413                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4414                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4415                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4416                         if (nr[order])
4417                                 show_migration_types(types[order]);
4418                 }
4419                 printk("= %lukB\n", K(total));
4420         }
4421
4422         hugetlb_show_meminfo();
4423
4424         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4425
4426         show_swap_cache_info();
4427 }
4428
4429 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4430 {
4431         zoneref->zone = zone;
4432         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4433 }
4434
4435 /*
4436  * Builds allocation fallback zone lists.
4437  *
4438  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4439  */
4440 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4441                                 int nr_zones)
4442 {
4443         struct zone *zone;
4444         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4445
4446         do {
4447                 zone_type--;
4448                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4449                 if (managed_zone(zone)) {
4450                         zoneref_set_zone(zone,
4451                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4452                         check_highest_zone(zone_type);
4453                 }
4454         } while (zone_type);
4455
4456         return nr_zones;
4457 }
4458
4459
4460 /*
4461  *  zonelist_order:
4462  *  0 = automatic detection of better ordering.
4463  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4464  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4465  *
4466  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4467  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4468  */
4469 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4470 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4471 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4472
4473 /* zonelist order in the kernel.
4474  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4475  */
4476 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4477 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4478
4479
4480 #ifdef CONFIG_NUMA
4481 /* The value user specified ....changed by config */
4482 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4483 /* string for sysctl */
4484 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4485 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4486
4487 /*
4488  * interface for configure zonelist ordering.
4489  * command line option "numa_zonelist_order"
4490  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4491  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4492  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4493  */
4494
4495 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4496 {
4497         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4498                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4499         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4500                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4501         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4502                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4503         } else {
4504                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4505                 return -EINVAL;
4506         }
4507         return 0;
4508 }
4509
4510 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4511 {
4512         int ret;
4513
4514         if (!s)
4515                 return 0;
4516
4517         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4518         if (ret == 0)
4519                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4520
4521         return ret;
4522 }
4523 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4524
4525 /*
4526  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4527  */
4528 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4529                 void __user *buffer, size_t *length,
4530                 loff_t *ppos)
4531 {
4532         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4533         int ret;
4534         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4535
4536         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4537         if (write) {
4538                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4539                         ret = -EINVAL;
4540                         goto out;
4541                 }
4542                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4543         }
4544         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4545         if (ret)
4546                 goto out;
4547         if (write) {
4548                 int oldval = user_zonelist_order;
4549
4550                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4551                 if (ret) {
4552                         /*
4553                          * bogus value.  restore saved string
4554                          */
4555                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4556                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4557                         user_zonelist_order = oldval;
4558                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4559                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4560                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4561                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4562                 }
4563         }
4564 out:
4565         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4566         return ret;
4567 }
4568
4569
4570 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4571 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4572
4573 /**
4574  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4575  * @node: node whose fallback list we're appending
4576  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4577  *
4578  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4579  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4580  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4581  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4582  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4583  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4584  * on them otherwise.
4585  * It returns -1 if no node is found.
4586  */
4587 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4588 {
4589         int n, val;
4590         int min_val = INT_MAX;
4591         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4592         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4593
4594         /* Use the local node if we haven't already */
4595         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4596                 node_set(node, *used_node_mask);
4597                 return node;
4598         }
4599
4600         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4601
4602                 /* Don't want a node to appear more than once */
4603                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4604                         continue;
4605
4606                 /* Use the distance array to find the distance */
4607                 val = node_distance(node, n);
4608
4609                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4610                 val += (n < node);
4611
4612                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4613                 tmp = cpumask_of_node(n);
4614                 if (!cpumask_empty(tmp))
4615                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4616
4617                 /* Slight preference for less loaded node */
4618                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4619                 val += node_load[n];
4620
4621                 if (val < min_val) {
4622                         min_val = val;
4623                         best_node = n;
4624                 }
4625         }
4626
4627         if (best_node >= 0)
4628                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4629
4630         return best_node;
4631 }
4632
4633
4634 /*
4635  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4636  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4637  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4638  */
4639 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4640 {
4641         int j;
4642         struct zonelist *zonelist;
4643
4644         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4645         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4646                 ;
4647         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4648         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4649         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4650 }
4651
4652 /*
4653  * Build gfp_thisnode zonelists
4654  */
4655 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4656 {
4657         int j;
4658         struct zonelist *zonelist;
4659
4660         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4661         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4662         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4663         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4664 }
4665
4666 /*
4667  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4668  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4669  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4670  * may still exist in local DMA zone.
4671  */
4672 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4673
4674 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4675 {
4676         int pos, j, node;
4677         int zone_type;          /* needs to be signed */
4678         struct zone *z;
4679         struct zonelist *zonelist;
4680
4681         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4682         pos = 0;
4683         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4684                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4685                         node = node_order[j];
4686                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4687                         if (managed_zone(z)) {
4688                                 zoneref_set_zone(z,
4689                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4690                                 check_highest_zone(zone_type);
4691                         }
4692                 }
4693         }
4694         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4695         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4696 }
4697
4698 #if defined(CONFIG_64BIT)
4699 /*
4700  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4701  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4702  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4703  */
4704 static int default_zonelist_order(void)
4705 {
4706         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4707 }
4708 #else
4709 /*
4710  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4711  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4712  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4713  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4714  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4715  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4716  */
4717 static int default_zonelist_order(void)
4718 {
4719         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4720 }
4721 #endif /* CONFIG_64BIT */
4722
4723 static void set_zonelist_order(void)
4724 {
4725         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4726                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4727         else
4728                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4729 }
4730
4731 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4732 {
4733         int i, node, load;
4734         nodemask_t used_mask;
4735         int local_node, prev_node;
4736         struct zonelist *zonelist;
4737         unsigned int order = current_zonelist_order;
4738
4739         /* initialize zonelists */
4740         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4741                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4742                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4743                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4744         }
4745
4746         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4747         local_node = pgdat->node_id;
4748         load = nr_online_nodes;
4749         prev_node = local_node;
4750         nodes_clear(used_mask);
4751
4752         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4753         i = 0;
4754
4755         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4756                 /*
4757                  * We don't want to pressure a particular node.
4758                  * So adding penalty to the first node in same
4759                  * distance group to make it round-robin.
4760                  */
4761                 if (node_distance(local_node, node) !=
4762                     node_distance(local_node, prev_node))
4763                         node_load[node] = load;
4764
4765                 prev_node = node;
4766                 load--;
4767                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4768                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4769                 else
4770                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4771         }
4772
4773         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4774                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4775                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4776         }
4777
4778         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4779 }
4780
4781 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4782 /*
4783  * Return node id of node used for "local" allocations.
4784  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4785  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4786  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4787  */
4788 int local_memory_node(int node)
4789 {
4790         struct zoneref *z;
4791
4792         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4793                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4794                                    NULL);
4795         return z->zone->node;
4796 }
4797 #endif
4798
4799 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4800 static void setup_min_slab_ratio(void);
4801 #else   /* CONFIG_NUMA */
4802
4803 static void set_zonelist_order(void)
4804 {
4805         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4806 }
4807
4808 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4809 {
4810         int node, local_node;
4811         enum zone_type j;
4812         struct zonelist *zonelist;
4813
4814         local_node = pgdat->node_id;
4815
4816         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4817         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4818
4819         /*
4820          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4821          * of all the other nodes.
4822          * We don't want to pressure a particular node, so when
4823          * building the zones for node N, we make sure that the
4824          * zones coming right after the local ones are those from
4825          * node N+1 (modulo N)
4826          */
4827         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4828                 if (!node_online(node))
4829                         continue;
4830                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4831         }
4832         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4833                 if (!node_online(node))
4834                         continue;
4835                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4836         }
4837
4838         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4839         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4840 }
4841
4842 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4843
4844 /*
4845  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4846  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4847  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4848  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4849  * with interrupts disabled.
4850  *
4851  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4852  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4853  * hotplugged processors.
4854  *
4855  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4856  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4857  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4858  */
4859 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4860 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4861 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4862
4863 /*
4864  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4865  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4866  */
4867 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4868
4869 /* return values int ....just for stop_machine() */
4870 static int __build_all_zonelists(void *data)
4871 {
4872         int nid;
4873         int cpu;
4874         pg_data_t *self = data;
4875
4876 #ifdef CONFIG_NUMA
4877         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4878 #endif
4879
4880         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4881                 build_zonelists(self);
4882         }
4883
4884         for_each_online_node(nid) {
4885                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4886
4887                 build_zonelists(pgdat);
4888         }
4889
4890         /*
4891          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4892          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4893          * each zone will be allocated later when the per cpu
4894          * allocator is available.
4895          *
4896          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4897          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4898          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4899          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4900          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4901          * (a chicken-egg dilemma).
4902          */
4903         for_each_possible_cpu(cpu) {
4904                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4905
4906 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4907                 /*
4908                  * We now know the "local memory node" for each node--
4909                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4910                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4911                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4912                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4913                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4914                  */
4915                 if (cpu_online(cpu))
4916                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4917 #endif
4918         }
4919
4920         return 0;
4921 }
4922
4923 static noinline void __init
4924 build_all_zonelists_init(void)
4925 {
4926         __build_all_zonelists(NULL);
4927         mminit_verify_zonelist();
4928         cpuset_init_current_mems_allowed();
4929 }
4930
4931 /*
4932  * Called with zonelists_mutex held always
4933  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4934  *
4935  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4936  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4937  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4938  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4939  */
4940 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4941 {
4942         set_zonelist_order();
4943
4944         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4945                 build_all_zonelists_init();
4946         } else {
4947 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4948                 if (zone)
4949                         setup_zone_pageset(zone);
4950 #endif
4951                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4952                    of zonelist */
4953                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4954                 /* cpuset refresh routine should be here */
4955         }
4956         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4957         /*
4958          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4959          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4960          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4961          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4962          * disabled and enable it later
4963          */
4964         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4965                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4966         else
4967                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4968
4969         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
4970                 nr_online_nodes,
4971                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4972                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4973                 vm_total_pages);
4974 #ifdef CONFIG_NUMA
4975         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4976 #endif
4977 }
4978
4979 /*
4980  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4981  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4982  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4983  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4984  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4985  * conservative, even though it seems large.
4986  *
4987  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4988  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4989  */
4990 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4991
4992 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4993 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4994 {
4995         unsigned long size = 1;
4996
4997         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4998
4999         while (size < pages)
5000                 size <<= 1;
5001
5002         /*
5003          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
5004          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
5005          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
5006          */
5007         size = min(size, 4096UL);
5008
5009         return max(size, 4UL);
5010 }
5011 #else
5012 /*
5013  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
5014  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
5015  *
5016  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
5017  *
5018  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
5019  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
5020  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
5021  *
5022  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
5023  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
5024  *
5025  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
5026  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
5027  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
5028  */
5029 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
5030 {
5031         return 4096UL;
5032 }
5033 #endif
5034
5035 /*
5036  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
5037  * to extract the more random high bits from the multiplicative
5038  * hash function before the remainder is taken.
5039  */
5040 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
5041 {
5042         return ffz(~size);
5043 }
5044
5045 /*
5046  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5047  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5048  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5049  */
5050 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5051                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5052 {
5053         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5054         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5055         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5056         unsigned long pfn;
5057         unsigned long nr_initialised = 0;
5058 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5059         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5060 #endif
5061
5062         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5063                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5064
5065         /*
5066          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5067          * memory
5068          */
5069         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5070                 start_pfn += altmap->reserve;
5071
5072         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5073                 /*
5074                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5075                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5076                  */
5077                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5078                         goto not_early;
5079
5080                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5081                         continue;
5082                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5083                         continue;
5084                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5085                         break;
5086
5087 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5088                 /*
5089                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5090                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5091                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5092                  */
5093                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5094                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5095                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5096                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5097                                                 break;
5098                                 r = tmp;
5099                         }
5100                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5101                             memblock_is_mirror(r)) {
5102                                 /* already initialized as NORMAL */
5103                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5104                                 continue;
5105                         }
5106                 }
5107 #endif
5108
5109 not_early:
5110                 /*
5111                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5112                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5113                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5114                  * the address space during boot when many long-lived
5115                  * kernel allocations are made.
5116                  *
5117                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5118                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5119                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5120                  * pfn out of zone.
5121                  */
5122                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5123                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5124
5125                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5126                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5127                 } else {
5128                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5129                 }
5130         }
5131 }
5132
5133 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5134 {
5135         unsigned int order, t;
5136         for_each_migratetype_order(order, t) {
5137                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5138                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5139         }
5140 }
5141
5142 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5143 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5144         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5145 #endif
5146
5147 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5148 {
5149 #ifdef CONFIG_MMU
5150         int batch;
5151
5152         /*
5153          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5154          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5155          *
5156          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5157          */
5158         batch = zone->managed_pages / 1024;
5159         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5160                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5161         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5162         if (batch < 1)
5163                 batch = 1;
5164
5165         /*
5166          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5167          * of 2 value was found to be more likely to have
5168          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5169          *
5170          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5171          * batches of pages, one task can end up with a lot
5172          * of pages of one half of the possible page colors
5173          * and the other with pages of the other colors.
5174          */
5175         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5176
5177         return batch;
5178
5179 #else
5180         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5181          * conditions.
5182          *
5183          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5184          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5185          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5186          *
5187          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5188          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5189          * can be a significant delay between the individual batches being
5190          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5191          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5192          */
5193         return 0;
5194 #endif
5195 }
5196
5197 /*
5198  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5199  * ->batch must never be higher then ->high.
5200  * The following function updates them in a safe manner without read side
5201  * locking.
5202  *
5203  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5204  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5205  *
5206  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5207  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5208  * exist).
5209  */
5210 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5211                 unsigned long batch)
5212 {
5213        /* start with a fail safe value for batch */
5214         pcp->batch = 1;
5215         smp_wmb();
5216
5217        /* Update high, then batch, in order */
5218         pcp->high = high;
5219         smp_wmb();
5220
5221         pcp->batch = batch;
5222 }
5223
5224 /* a companion to pageset_set_high() */
5225 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5226 {
5227         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5228 }
5229
5230 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5231 {
5232         struct per_cpu_pages *pcp;
5233         int migratetype;
5234
5235         memset(p, 0, sizeof(*p));
5236
5237         pcp = &p->pcp;
5238         pcp->count = 0;
5239         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5240                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5241 }
5242
5243 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5244 {
5245         pageset_init(p);
5246         pageset_set_batch(p, batch);
5247 }
5248
5249 /*
5250  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5251  * to the value high for the pageset p.
5252  */
5253 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5254                                 unsigned long high)
5255 {
5256         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5257         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5258                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5259
5260         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5261 }
5262
5263 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5264                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5265 {
5266         if (percpu_pagelist_fraction)
5267                 pageset_set_high(pcp,
5268                         (zone->managed_pages /
5269                                 percpu_pagelist_fraction));
5270         else
5271                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5272 }
5273
5274 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5275 {
5276         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5277
5278         pageset_init(pcp);
5279         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5280 }
5281
5282 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5283 {
5284         int cpu;
5285         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5286         for_each_possible_cpu(cpu)
5287                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5288 }
5289
5290 /*
5291  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5292  * Before this call only boot pagesets were available.
5293  */
5294 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5295 {
5296         struct pglist_data *pgdat;
5297         struct zone *zone;
5298
5299         for_each_populated_zone(zone)
5300                 setup_zone_pageset(zone);
5301
5302         for_each_online_pgdat(pgdat)
5303                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5304                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5305 }
5306
5307 static noinline __ref
5308 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
5309 {
5310         int i;
5311         size_t alloc_size;
5312
5313         /*
5314          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
5315          * per zone.
5316          */
5317         zone->wait_table_hash_nr_entries =
5318                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
5319         zone->wait_table_bits =
5320                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
5321         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
5322                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
5323
5324         if (!slab_is_available()) {
5325                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
5326                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
5327                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
5328         } else {
5329                 /*
5330                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
5331                  * via memory hot-add.
5332                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
5333                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
5334                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
5335                  * node itself as well.
5336                  * To use this new node's memory, further consideration will be
5337                  * necessary.
5338                  */
5339                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
5340         }
5341         if (!zone->wait_table)
5342                 return -ENOMEM;
5343
5344         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
5345                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
5346
5347         return 0;
5348 }
5349
5350 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5351 {
5352         /*
5353          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5354          * relies on the ability of the linker to provide the
5355          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5356          */
5357         zone->pageset = &boot_pageset;
5358
5359         if (populated_zone(zone))
5360                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5361                         zone->name, zone->present_pages,
5362                                          zone_batchsize(zone));
5363 }
5364
5365 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5366                                         unsigned long zone_start_pfn,
5367                                         unsigned long size)
5368 {
5369         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5370         int ret;
5371         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
5372         if (ret)
5373                 return ret;
5374         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5375
5376         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5377
5378         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5379                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5380                         pgdat->node_id,
5381                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5382                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5383
5384         zone_init_free_lists(zone);
5385
5386         return 0;
5387 }
5388
5389 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5390 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5391
5392 /*
5393  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5394  */
5395 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5396                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5397 {
5398         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5399         int nid;
5400
5401         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5402                 return state->last_nid;
5403
5404         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5405         if (nid != -1) {
5406                 state->last_start = start_pfn;
5407                 state->last_end = end_pfn;
5408                 state->last_nid = nid;
5409         }
5410
5411         return nid;
5412 }
5413 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5414
5415 /**
5416  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5417  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5418  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5419  *
5420  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5421  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5422  * memblock_free_early_nid() manually.
5423  */
5424 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5425 {
5426         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5427         int i, this_nid;
5428
5429         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5430                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5431                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5432
5433                 if (start_pfn < end_pfn)
5434                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5435                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5436                                         this_nid);
5437         }
5438 }
5439
5440 /**
5441  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5442  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5443  *
5444  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5445  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5446  */
5447 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5448 {
5449         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5450         int i, this_nid;
5451
5452         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5453                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5454 }
5455
5456 /**
5457  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5458  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5459  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5460  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5461  *
5462  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5463  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5464  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5465  * PFNs will be 0.
5466  */
5467 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5468                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5469 {
5470         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5471         int i;
5472
5473         *start_pfn = -1UL;
5474         *end_pfn = 0;
5475
5476         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5477                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5478                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5479         }
5480
5481         if (*start_pfn == -1UL)
5482                 *start_pfn = 0;
5483 }
5484
5485 /*
5486  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5487  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5488  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5489  */
5490 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5491 {
5492         int zone_index;
5493         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5494                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5495                         continue;
5496
5497                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5498                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5499                         break;
5500         }
5501
5502         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5503         movable_zone = zone_index;
5504 }
5505
5506 /*
5507  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5508  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5509  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5510  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5511  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5512  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5513  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5514  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5515  */
5516 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5517                                         unsigned long zone_type,
5518                                         unsigned long node_start_pfn,
5519                                         unsigned long node_end_pfn,
5520                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5521                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5522 {
5523         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5524         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5525                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5526                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5527                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5528                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5529                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5530
5531                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5532                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5533                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5534                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5535                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5536
5537                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5538                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5539                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5540         }
5541 }
5542
5543 /*
5544  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5545  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5546  */
5547 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5548                                         unsigned long zone_type,
5549                                         unsigned long node_start_pfn,
5550                                         unsigned long node_end_pfn,
5551                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5552                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5553                                         unsigned long *ignored)
5554 {
5555         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5556         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5557                 return 0;
5558
5559         /* Get the start and end of the zone */
5560         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5561         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5562         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5563                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5564                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5565
5566         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5567         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5568                 return 0;
5569
5570         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5571         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5572         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5573
5574         /* Return the spanned pages */
5575         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5576 }
5577
5578 /*
5579  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5580  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5581  */
5582 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5583                                 unsigned long range_start_pfn,
5584                                 unsigned long range_end_pfn)
5585 {
5586         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5587         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5588         int i;
5589
5590         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5591                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5592                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5593                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5594         }
5595         return nr_absent;
5596 }
5597
5598 /**
5599  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5600  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5601  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5602  *
5603  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5604  */
5605 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5606                                                         unsigned long end_pfn)
5607 {
5608         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5609 }
5610
5611 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5612 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5613                                         unsigned long zone_type,
5614                                         unsigned long node_start_pfn,
5615                                         unsigned long node_end_pfn,
5616                                         unsigned long *ignored)
5617 {
5618         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5619         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5620         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5621         unsigned long nr_absent;
5622
5623         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5624         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5625                 return 0;
5626
5627         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5628         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5629
5630         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5631                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5632                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5633         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5634
5635         /*
5636          * ZONE_MOVABLE handling.
5637          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5638          * and vice versa.
5639          */
5640         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5641                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5642                 struct memblock_region *r;
5643
5644                 for_each_memblock(memory, r) {
5645                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5646                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5647                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5648                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5649
5650                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5651                             memblock_is_mirror(r))
5652                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5653
5654                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5655                             !memblock_is_mirror(r))
5656                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5657                 }
5658         }
5659
5660         return nr_absent;
5661 }
5662
5663 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5664 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5665                                         unsigned long zone_type,
5666                                         unsigned long node_start_pfn,
5667                                         unsigned long node_end_pfn,
5668                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5669                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5670                                         unsigned long *zones_size)
5671 {
5672         unsigned int zone;
5673
5674         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5675         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5676                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5677
5678         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5679
5680         return zones_size[zone_type];
5681 }
5682
5683 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5684                                                 unsigned long zone_type,
5685                                                 unsigned long node_start_pfn,
5686                                                 unsigned long node_end_pfn,
5687                                                 unsigned long *zholes_size)
5688 {
5689         if (!zholes_size)
5690                 return 0;
5691
5692         return zholes_size[zone_type];
5693 }
5694
5695 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5696
5697 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5698                                                 unsigned long node_start_pfn,
5699                                                 unsigned long node_end_pfn,
5700                                                 unsigned long *zones_size,
5701                                                 unsigned long *zholes_size)
5702 {
5703         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5704         enum zone_type i;
5705
5706         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5707                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5708                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5709                 unsigned long size, real_size;
5710
5711                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5712                                                   node_start_pfn,
5713                                                   node_end_pfn,
5714                                                   &zone_start_pfn,
5715                                                   &zone_end_pfn,
5716                                                   zones_size);
5717                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5718                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5719                                                   zholes_size);
5720                 if (size)
5721                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5722                 else
5723                         zone->zone_start_pfn = 0;
5724                 zone->spanned_pages = size;
5725                 zone->present_pages = real_size;
5726
5727                 totalpages += size;
5728                 realtotalpages += real_size;
5729         }
5730
5731         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5732         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5733         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5734                                                         realtotalpages);
5735 }
5736
5737 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5738 /*
5739  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5740  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5741  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5742  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5743  * bytes.
5744  */
5745 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5746 {
5747         unsigned long usemapsize;
5748
5749         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5750         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5751         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5752         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5753         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5754
5755         return usemapsize / 8;
5756 }
5757
5758 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5759                                 struct zone *zone,
5760                                 unsigned long zone_start_pfn,
5761                                 unsigned long zonesize)
5762 {
5763         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5764         zone->pageblock_flags = NULL;
5765         if (usemapsize)
5766                 zone->pageblock_flags =
5767                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5768                                                          pgdat->node_id);
5769 }
5770 #else
5771 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5772                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5773 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5774
5775 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5776
5777 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5778 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5779 {
5780         unsigned int order;
5781
5782         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5783         if (pageblock_order)
5784                 return;
5785
5786         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5787                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5788         else
5789                 order = MAX_ORDER - 1;
5790
5791         /*
5792          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5793          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5794          * powerpc.
5795          */
5796         pageblock_order = order;
5797 }
5798 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5799
5800 /*
5801  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5802  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5803  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5804  * the kernel config
5805  */
5806 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5807 {
5808 }
5809
5810 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5811
5812 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5813                                                    unsigned long present_pages)
5814 {
5815         unsigned long pages = spanned_pages;
5816
5817         /*
5818          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5819          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5820          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5821          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5822          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5823          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5824          */
5825         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5826             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5827                 pages = present_pages;
5828
5829         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5830 }
5831
5832 /*
5833  * Set up the zone data structures:
5834  *   - mark all pages reserved
5835  *   - mark all memory queues empty
5836  *   - clear the memory bitmaps
5837  *
5838  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5839  */
5840 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5841 {
5842         enum zone_type j;
5843         int nid = pgdat->node_id;
5844         int ret;
5845
5846         pgdat_resize_init(pgdat);
5847 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5848         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5849         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5850         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5851 #endif
5852 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5853         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5854         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5855         pgdat->split_queue_len = 0;
5856 #endif
5857         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5858         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5859 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5860         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5861 #endif
5862         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5863         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5864         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5865
5866         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5867                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5868                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5869                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5870
5871                 size = zone->spanned_pages;
5872                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5873
5874                 /*
5875                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5876                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5877                  * and per-cpu initialisations
5878                  */
5879                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5880                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5881                         if (freesize >= memmap_pages) {
5882                                 freesize -= memmap_pages;
5883                                 if (memmap_pages)
5884                                         printk(KERN_DEBUG
5885                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5886                                                zone_names[j], memmap_pages);
5887                         } else
5888                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5889                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5890                 }
5891
5892                 /* Account for reserved pages */
5893                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5894                         freesize -= dma_reserve;
5895                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5896                                         zone_names[0], dma_reserve);
5897                 }
5898
5899                 if (!is_highmem_idx(j))
5900                         nr_kernel_pages += freesize;
5901                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5902                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5903                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5904                 nr_all_pages += freesize;
5905
5906                 /*
5907                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5908                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5909                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5910                  */
5911                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5912 #ifdef CONFIG_NUMA
5913                 zone->node = nid;
5914 #endif
5915                 zone->name = zone_names[j];
5916                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5917                 spin_lock_init(&zone->lock);
5918                 zone_seqlock_init(zone);
5919                 zone_pcp_init(zone);
5920
5921                 if (!size)
5922                         continue;
5923
5924                 set_pageblock_order();
5925                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5926                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5927                 BUG_ON(ret);
5928                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5929         }
5930 }
5931
5932 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5933 {
5934         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5935         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5936
5937         /* Skip empty nodes */
5938         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5939                 return;
5940
5941 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5942         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5943         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5944         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5945         if (!pgdat->node_mem_map) {
5946                 unsigned long size, end;
5947                 struct page *map;
5948
5949                 /*
5950                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5951                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5952                  * for the buddy allocator to function correctly.
5953                  */
5954                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5955                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5956                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5957                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5958                 if (!map)
5959                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5960                                                                pgdat->node_id);
5961                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5962         }
5963 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5964         /*
5965          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5966          */
5967         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5968                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5969 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5970                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5971                         mem_map -= offset;
5972 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5973         }
5974 #endif
5975 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5976 }
5977
5978 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5979                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5980 {
5981         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5982         unsigned long start_pfn = 0;
5983         unsigned long end_pfn = 0;
5984
5985         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5986         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
5987
5988         reset_deferred_meminit(pgdat);
5989         pgdat->node_id = nid;
5990         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5991         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
5992 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5993         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5994         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5995                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5996                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5997 #else
5998         start_pfn = node_start_pfn;
5999 #endif
6000         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6001                                   zones_size, zholes_size);
6002
6003         alloc_node_mem_map(pgdat);
6004 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6005         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6006                 nid, (unsigned long)pgdat,
6007                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6008 #endif
6009
6010         free_area_init_core(pgdat);
6011 }
6012
6013 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6014
6015 #if MAX_NUMNODES > 1
6016 /*
6017  * Figure out the number of possible node ids.
6018  */
6019 void __init setup_nr_node_ids(void)
6020 {
6021         unsigned int highest;
6022
6023         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6024         nr_node_ids = highest + 1;
6025 }
6026 #endif
6027
6028 /**
6029  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6030  *
6031  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6032  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6033  * all the nodes.
6034  *
6035  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6036  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6037  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6038  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6039  *
6040  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6041  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6042  * populated node map.
6043  *
6044  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6045  * requirement (single node).
6046  */
6047 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6048 {
6049         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6050         unsigned long start, end, mask;
6051         int last_nid = -1;
6052         int i, nid;
6053
6054         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6055                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6056                         last_nid = nid;
6057                         last_end = end;
6058                         continue;
6059                 }
6060
6061                 /*
6062                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6063                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6064                  * too coarse to separate the current node from the last.
6065                  */
6066                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6067                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6068                         mask <<= 1;
6069
6070                 /* accumulate all internode masks */
6071                 accl_mask |= mask;
6072         }
6073
6074         /* convert mask to number of pages */
6075         return ~accl_mask + 1;
6076 }
6077
6078 /* Find the lowest pfn for a node */
6079 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6080 {
6081         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6082         unsigned long start_pfn;
6083         int i;
6084
6085         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6086                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6087
6088         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6089                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6090                 return 0;
6091         }
6092
6093         return min_pfn;
6094 }
6095
6096 /**
6097  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6098  *
6099  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6100  * memblock_set_node().
6101  */
6102 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6103 {
6104         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6105 }
6106
6107 /*
6108  * early_calculate_totalpages()
6109  * Sum pages in active regions for movable zone.
6110  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6111  */
6112 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6113 {
6114         unsigned long totalpages = 0;
6115         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6116         int i, nid;
6117
6118         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6119                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6120
6121                 totalpages += pages;
6122                 if (pages)
6123                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6124         }
6125         return totalpages;
6126 }
6127
6128 /*
6129  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6130  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6131  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6132  * others
6133  */
6134 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6135 {
6136         int i, nid;
6137         unsigned long usable_startpfn;
6138         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6139         /* save the state before borrow the nodemask */
6140         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6141         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6142         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6143         struct memblock_region *r;
6144
6145         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6146         find_usable_zone_for_movable();
6147
6148         /*
6149          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6150          * options.
6151          */
6152         if (movable_node_is_enabled()) {
6153                 for_each_memblock(memory, r) {
6154                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6155                                 continue;
6156
6157                         nid = r->nid;
6158
6159                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6160                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6161                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6162                                 usable_startpfn;
6163                 }
6164
6165                 goto out2;
6166         }
6167
6168         /*
6169          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6170          */
6171         if (mirrored_kernelcore) {
6172                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6173
6174                 for_each_memblock(memory, r) {
6175                         if (memblock_is_mirror(r))
6176                                 continue;
6177
6178                         nid = r->nid;
6179
6180                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6181
6182                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6183                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6184                                 continue;
6185                         }
6186
6187                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6188                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6189                                 usable_startpfn;
6190                 }
6191
6192                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6193                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6194
6195                 goto out2;
6196         }
6197
6198         /*
6199          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6200          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6201          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6202          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6203          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6204          * what movablecore would have allowed.
6205          */
6206         if (required_movablecore) {
6207                 unsigned long corepages;
6208
6209                 /*
6210                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6211                  * was requested by the user
6212                  */
6213                 required_movablecore =
6214                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6215                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6216                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6217
6218                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6219         }
6220
6221         /*
6222          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6223          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6224          */
6225         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6226                 goto out;
6227
6228         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6229         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6230
6231 restart:
6232         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6233         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6234         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6235                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6236
6237                 /*
6238                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6239                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6240                  * amount of memory for the kernel
6241                  */
6242                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6243                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6244
6245                 /*
6246                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6247                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6248                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6249                  */
6250                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6251
6252                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6253                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6254                         unsigned long size_pages;
6255
6256                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6257                         if (start_pfn >= end_pfn)
6258                                 continue;
6259
6260                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6261                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6262                                 unsigned long kernel_pages;
6263                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6264                                                                 - start_pfn;
6265
6266                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6267                                                         kernelcore_remaining);
6268                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6269                                                         required_kernelcore);
6270
6271                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6272                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6273
6274                                         /*
6275                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6276                                          * that if we have to rebalance
6277                                          * kernelcore across nodes, we will
6278                                          * not double account here
6279                                          */
6280                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6281                                         continue;
6282                                 }
6283                                 start_pfn = usable_startpfn;
6284                         }
6285
6286                         /*
6287                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6288                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6289                          * number of pages used as kernelcore
6290                          */
6291                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6292                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6293                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6294                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6295
6296                         /*
6297                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6298                          * break if the kernelcore for this node has been
6299                          * satisfied
6300                          */
6301                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6302                                                                 size_pages);
6303                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6304                         if (!kernelcore_remaining)
6305                                 break;
6306                 }
6307         }
6308
6309         /*
6310          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6311          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6312          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6313          * satisfied
6314          */
6315         usable_nodes--;
6316         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6317                 goto restart;
6318
6319 out2:
6320         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6321         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6322                 zone_movable_pfn[nid] =
6323                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6324
6325 out:
6326         /* restore the node_state */
6327         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6328 }
6329
6330 /* Any regular or high memory on that node ? */
6331 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6332 {
6333         enum zone_type zone_type;
6334
6335         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6336                 return;
6337
6338         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6339                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6340                 if (populated_zone(zone)) {
6341                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6342                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6343                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6344                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6345                         break;
6346                 }
6347         }
6348 }
6349
6350 /**
6351  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6352  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6353  *
6354  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6355  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6356  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6357  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6358  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6359  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6360  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6361  * at arch_max_dma_pfn.
6362  */
6363 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6364 {
6365         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6366         int i, nid;
6367
6368         /* Record where the zone boundaries are */
6369         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6370                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6371         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6372                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6373
6374         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6375
6376         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6377                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6378                         continue;
6379
6380                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6381                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6382                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6383
6384                 start_pfn = end_pfn;
6385         }
6386         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6387         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6388
6389         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6390         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6391         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6392
6393         /* Print out the zone ranges */
6394         pr_info("Zone ranges:\n");
6395         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6396                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6397                         continue;
6398                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6399                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6400                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6401                         pr_cont("empty\n");
6402                 else
6403                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6404                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6405                                         << PAGE_SHIFT,
6406                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6407                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6408         }
6409
6410         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6411         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6412         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6413                 if (zone_movable_pfn[i])
6414                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6415                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6416         }
6417
6418         /* Print out the early node map */
6419         pr_info("Early memory node ranges\n");
6420         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6421                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6422                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6423                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6424
6425         /* Initialise every node */
6426         mminit_verify_pageflags_layout();
6427         setup_nr_node_ids();
6428         for_each_online_node(nid) {
6429                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6430                 free_area_init_node(nid, NULL,
6431                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6432
6433                 /* Any memory on that node */
6434                 if (pgdat->node_present_pages)
6435                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6436                 check_for_memory(pgdat, nid);
6437         }
6438 }
6439
6440 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6441 {
6442         unsigned long long coremem;
6443         if (!p)
6444                 return -EINVAL;
6445
6446         coremem = memparse(p, &p);
6447         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6448
6449         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6450         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6451
6452         return 0;
6453 }
6454
6455 /*
6456  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6457  * cannot be reclaimed or migrated.
6458  */
6459 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6460 {
6461         /* parse kernelcore=mirror */
6462         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6463                 mirrored_kernelcore = true;
6464                 return 0;
6465         }
6466
6467         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6468 }
6469
6470 /*
6471  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6472  * can be reclaimed or migrated.
6473  */
6474 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6475 {
6476         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6477 }
6478
6479 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6480 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6481
6482 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6483
6484 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6485 {
6486         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6487         page_zone(page)->managed_pages += count;
6488         totalram_pages += count;
6489 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6490         if (PageHighMem(page))
6491                 totalhigh_pages += count;
6492 #endif
6493         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6494 }
6495 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6496
6497 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6498 {
6499         void *pos;
6500         unsigned long pages = 0;
6501
6502         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6503         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6504         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6505                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6506                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6507                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6508         }
6509
6510         if (pages && s)
6511                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6512                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6513
6514         return pages;
6515 }
6516 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6517
6518 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6519 void free_highmem_page(struct page *page)
6520 {
6521         __free_reserved_page(page);
6522         totalram_pages++;
6523         page_zone(page)->managed_pages++;
6524         totalhigh_pages++;
6525 }
6526 #endif
6527
6528
6529 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6530 {
6531         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6532         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6533
6534         physpages = get_num_physpages();
6535         codesize = _etext - _stext;
6536         datasize = _edata - _sdata;
6537         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6538         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6539         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6540         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6541
6542         /*
6543          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6544          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6545          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6546          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6547          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6548          */
6549 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6550         do { \
6551                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6552                         size -= adj; \
6553         } while (0)
6554
6555         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6556                      _sinittext, init_code_size);
6557         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6558         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6559         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6560         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6561
6562 #undef  adj_init_size
6563
6564         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6565 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6566                 ", %luK highmem"
6567 #endif
6568                 "%s%s)\n",
6569                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6570                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6571                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6572                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6573                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6574                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6575 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6576                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6577 #endif
6578                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6579 }
6580
6581 /**
6582  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6583  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6584  *
6585  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6586  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6587  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6588  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6589  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6590  * smaller per-cpu batchsize.
6591  */
6592 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6593 {
6594         dma_reserve = new_dma_reserve;
6595 }
6596
6597 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6598 {
6599         free_area_init_node(0, zones_size,
6600                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6601 }
6602
6603 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6604                                  unsigned long action, void *hcpu)
6605 {
6606         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6607
6608         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6609                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6610                 drain_pages(cpu);
6611
6612                 /*
6613                  * Spill the event counters of the dead processor
6614                  * into the current processors event counters.
6615                  * This artificially elevates the count of the current
6616                  * processor.
6617                  */
6618                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6619
6620                 /*
6621                  * Zero the differential counters of the dead processor
6622                  * so that the vm statistics are consistent.
6623                  *
6624                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6625                  * race with what we are doing.
6626                  */
6627                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6628         }
6629         return NOTIFY_OK;
6630 }
6631
6632 void __init page_alloc_init(void)
6633 {
6634         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6635 }
6636
6637 /*
6638  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6639  *      or min_free_kbytes changes.
6640  */
6641 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6642 {
6643         struct pglist_data *pgdat;
6644         unsigned long reserve_pages = 0;
6645         enum zone_type i, j;
6646
6647         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6648
6649                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6650
6651                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6652                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6653                         long max = 0;
6654
6655                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6656                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6657                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6658                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6659                         }
6660
6661                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6662                         max += high_wmark_pages(zone);
6663
6664                         if (max > zone->managed_pages)
6665                                 max = zone->managed_pages;
6666
6667                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6668
6669                         reserve_pages += max;
6670                 }
6671         }
6672         totalreserve_pages = reserve_pages;
6673 }
6674
6675 /*
6676  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6677  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6678  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6679  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6680  */
6681 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6682 {
6683         struct pglist_data *pgdat;
6684         enum zone_type j, idx;
6685
6686         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6687                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6688                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6689                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6690
6691                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6692
6693                         idx = j;
6694                         while (idx) {
6695                                 struct zone *lower_zone;
6696
6697                                 idx--;
6698
6699                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6700                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6701
6702                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6703                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6704                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6705                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6706                         }
6707                 }
6708         }
6709
6710         /* update totalreserve_pages */
6711         calculate_totalreserve_pages();
6712 }
6713
6714 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6715 {
6716         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6717         unsigned long lowmem_pages = 0;
6718         struct zone *zone;
6719         unsigned long flags;
6720
6721         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6722         for_each_zone(zone) {
6723                 if (!is_highmem(zone))
6724                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6725         }
6726
6727         for_each_zone(zone) {
6728                 u64 tmp;
6729
6730                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6731                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6732                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6733                 if (is_highmem(zone)) {
6734                         /*
6735                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6736                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6737                          * value here.
6738                          *
6739                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6740                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6741                          * not be capped for highmem.
6742                          */
6743                         unsigned long min_pages;
6744
6745                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6746                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6747                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6748                 } else {
6749                         /*
6750                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6751                          * proportionate to the zone's size.
6752                          */
6753                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6754                 }
6755
6756                 /*
6757                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6758                  * scale factor in proportion to available memory, but
6759                  * ensure a minimum size on small systems.
6760                  */
6761                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6762                             mult_frac(zone->managed_pages,
6763                                       watermark_scale_factor, 10000));
6764
6765                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6766                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6767
6768                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6769         }
6770
6771         /* update totalreserve_pages */
6772         calculate_totalreserve_pages();
6773 }
6774
6775 /**
6776  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6777  * or when memory is hot-{added|removed}
6778  *
6779  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6780  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6781  */
6782 void setup_per_zone_wmarks(void)
6783 {
6784         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6785         __setup_per_zone_wmarks();
6786         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6787 }
6788
6789 /*
6790  * Initialise min_free_kbytes.
6791  *
6792  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6793  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6794  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6795  *
6796  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6797  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6798  *
6799  * which yields
6800  *
6801  * 16MB:        512k
6802  * 32MB:        724k
6803  * 64MB:        1024k
6804  * 128MB:       1448k
6805  * 256MB:       2048k
6806  * 512MB:       2896k
6807  * 1024MB:      4096k
6808  * 2048MB:      5792k
6809  * 4096MB:      8192k
6810  * 8192MB:      11584k
6811  * 16384MB:     16384k
6812  */
6813 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6814 {
6815         unsigned long lowmem_kbytes;
6816         int new_min_free_kbytes;
6817
6818         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6819         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6820
6821         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6822                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6823                 if (min_free_kbytes < 128)
6824                         min_free_kbytes = 128;
6825                 if (min_free_kbytes > 65536)
6826                         min_free_kbytes = 65536;
6827         } else {
6828                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6829                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6830         }
6831         setup_per_zone_wmarks();
6832         refresh_zone_stat_thresholds();
6833         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6834
6835 #ifdef CONFIG_NUMA
6836         setup_min_unmapped_ratio();
6837         setup_min_slab_ratio();
6838 #endif
6839
6840         return 0;
6841 }
6842 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6843
6844 /*
6845  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6846  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6847  *      changes.
6848  */
6849 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6850         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6851 {
6852         int rc;
6853
6854         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6855         if (rc)
6856                 return rc;
6857
6858         if (write) {
6859                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6860                 setup_per_zone_wmarks();
6861         }
6862         return 0;
6863 }
6864
6865 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6866         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6867 {
6868         int rc;
6869
6870         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6871         if (rc)
6872                 return rc;
6873
6874         if (write)
6875                 setup_per_zone_wmarks();
6876
6877         return 0;
6878 }
6879
6880 #ifdef CONFIG_NUMA
6881 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6882 {
6883         pg_data_t *pgdat;
6884         struct zone *zone;
6885
6886         for_each_online_pgdat(pgdat)
6887                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6888
6889         for_each_zone(zone)
6890                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6891                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6892 }
6893
6894
6895 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6896         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6897 {
6898         int rc;
6899
6900         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6901         if (rc)
6902                 return rc;
6903
6904         setup_min_unmapped_ratio();
6905
6906         return 0;
6907 }
6908
6909 static void setup_min_slab_ratio(void)
6910 {
6911         pg_data_t *pgdat;
6912         struct zone *zone;
6913
6914         for_each_online_pgdat(pgdat)
6915                 pgdat->min_slab_pages = 0;
6916
6917         for_each_zone(zone)
6918                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
6919                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6920 }
6921
6922 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6923         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6924 {
6925         int rc;
6926
6927         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6928         if (rc)
6929                 return rc;
6930
6931         setup_min_slab_ratio();
6932
6933         return 0;
6934 }
6935 #endif
6936
6937 /*
6938  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6939  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6940  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6941  *
6942  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6943  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6944  * if in function of the boot time zone sizes.
6945  */
6946 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6947         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6948 {
6949         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6950         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6951         return 0;
6952 }
6953
6954 /*
6955  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6956  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6957  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6958  */
6959 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6960         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6961 {
6962         struct zone *zone;
6963         int old_percpu_pagelist_fraction;
6964         int ret;
6965
6966         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6967         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6968
6969         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6970         if (!write || ret < 0)
6971                 goto out;
6972
6973         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6974         if (percpu_pagelist_fraction &&
6975             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6976                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6977                 ret = -EINVAL;
6978                 goto out;
6979         }
6980
6981         /* No change? */
6982         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6983                 goto out;
6984
6985         for_each_populated_zone(zone) {
6986                 unsigned int cpu;
6987
6988                 for_each_possible_cpu(cpu)
6989                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6990                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6991         }
6992 out:
6993         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6994         return ret;
6995 }
6996
6997 #ifdef CONFIG_NUMA
6998 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6999
7000 static int __init set_hashdist(char *str)
7001 {
7002         if (!str)
7003                 return 0;
7004         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7005         return 1;
7006 }
7007 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7008 #endif
7009
7010 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7011 /*
7012  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7013  * is not known to alloc_large_system_hash().
7014  */
7015 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7016 {
7017         return 0;
7018 }
7019 #endif
7020
7021 /*
7022  * allocate a large system hash table from bootmem
7023  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7024  *   quantity of entries
7025  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7026  */
7027 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7028                                      unsigned long bucketsize,
7029                                      unsigned long numentries,
7030                                      int scale,
7031                                      int flags,
7032                                      unsigned int *_hash_shift,
7033                                      unsigned int *_hash_mask,
7034                                      unsigned long low_limit,
7035                                      unsigned long high_limit)
7036 {
7037         unsigned long long max = high_limit;
7038         unsigned long log2qty, size;
7039         void *table = NULL;
7040
7041         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7042         if (!numentries) {
7043                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7044                 numentries = nr_kernel_pages;
7045                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7046
7047                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7048                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7049                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7050
7051                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7052                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7053                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7054                 else
7055                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7056
7057                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7058                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7059                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7060                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7061                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7062                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7063                                 BUG_ON(!numentries);
7064                         }
7065                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7066                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7067         }
7068         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7069
7070         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7071         if (max == 0) {
7072                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7073                 do_div(max, bucketsize);
7074         }
7075         max = min(max, 0x80000000ULL);
7076
7077         if (numentries < low_limit)
7078                 numentries = low_limit;
7079         if (numentries > max)
7080                 numentries = max;
7081
7082         log2qty = ilog2(numentries);
7083
7084         do {
7085                 size = bucketsize << log2qty;
7086                 if (flags & HASH_EARLY)
7087                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7088                 else if (hashdist)
7089                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7090                 else {
7091                         /*
7092                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7093                          * some pages at the end of hash table which
7094                          * alloc_pages_exact() automatically does
7095                          */
7096                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7097                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7098                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7099                         }
7100                 }
7101         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7102
7103         if (!table)
7104                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7105
7106         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7107                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7108
7109         if (_hash_shift)
7110                 *_hash_shift = log2qty;
7111         if (_hash_mask)
7112                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7113
7114         return table;
7115 }
7116
7117 /*
7118  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7119  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7120  *
7121  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7122  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7123  * expect this function should be exact.
7124  */
7125 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7126                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7127 {
7128         unsigned long pfn, iter, found;
7129         int mt;
7130
7131         /*
7132          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7133          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7134          */
7135         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7136                 return false;
7137         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7138         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7139                 return false;
7140
7141         pfn = page_to_pfn(page);
7142         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7143                 unsigned long check = pfn + iter;
7144
7145                 if (!pfn_valid_within(check))
7146                         continue;
7147
7148                 page = pfn_to_page(check);
7149
7150                 /*
7151                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7152                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7153                  * handle each tail page individually in migration.
7154                  */
7155                 if (PageHuge(page)) {
7156                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7157                         continue;
7158                 }
7159
7160                 /*
7161                  * We can't use page_count without pin a page
7162                  * because another CPU can free compound page.
7163                  * This check already skips compound tails of THP
7164                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7165                  */
7166                 if (!page_ref_count(page)) {
7167                         if (PageBuddy(page))
7168                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7169                         continue;
7170                 }
7171
7172                 /*
7173                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7174                  * page_count() is not 0.
7175                  */
7176                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7177                         continue;
7178
7179                 if (!PageLRU(page))
7180                         found++;
7181                 /*
7182                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7183                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7184                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7185                  */
7186                 /*
7187                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7188                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7189                  *
7190                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7191                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7192                  * page at boot.
7193                  */
7194                 if (found > count)
7195                         return true;
7196         }
7197         return false;
7198 }
7199
7200 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7201 {
7202         struct zone *zone;
7203         unsigned long pfn;
7204
7205         /*
7206          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7207          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7208          * the zone but still within the section.
7209          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7210          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7211          */
7212         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7213                 return false;
7214
7215         zone = page_zone(page);
7216         pfn = page_to_pfn(page);
7217         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7218                 return false;
7219
7220         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7221 }
7222
7223 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7224
7225 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7226 {
7227         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7228                              pageblock_nr_pages) - 1);
7229 }
7230
7231 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7232 {
7233         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7234                                 pageblock_nr_pages));
7235 }
7236
7237 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7238 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7239                                         unsigned long start, unsigned long end)
7240 {
7241         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7242         unsigned long nr_reclaimed;
7243         unsigned long pfn = start;
7244         unsigned int tries = 0;
7245         int ret = 0;
7246
7247         migrate_prep();
7248
7249         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7250                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7251                         ret = -EINTR;
7252                         break;
7253                 }
7254
7255                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7256                         cc->nr_migratepages = 0;
7257                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7258                         if (!pfn) {
7259                                 ret = -EINTR;
7260                                 break;
7261                         }
7262                         tries = 0;
7263                 } else if (++tries == 5) {
7264                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7265                         break;
7266                 }
7267
7268                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7269                                                         &cc->migratepages);
7270                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7271
7272                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7273                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7274         }
7275         if (ret < 0) {
7276                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7277                 return ret;
7278         }
7279         return 0;
7280 }
7281
7282 /**
7283  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7284  * @start:      start PFN to allocate
7285  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7286  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7287  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7288  *                      in range must have the same migratetype and it must
7289  *                      be either of the two.
7290  *
7291  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7292  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7293  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7294  * pages fall in.
7295  *
7296  * The PFN range must belong to a single zone.
7297  *
7298  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7299  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7300  * need to be freed with free_contig_range().
7301  */
7302 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7303                        unsigned migratetype)
7304 {
7305         unsigned long outer_start, outer_end;
7306         unsigned int order;
7307         int ret = 0;
7308
7309         struct compact_control cc = {
7310                 .nr_migratepages = 0,
7311                 .order = -1,
7312                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7313                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7314                 .ignore_skip_hint = true,
7315         };
7316         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7317
7318         /*
7319          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7320          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7321          * have different sizes, and due to the way page allocator
7322          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7323          * that page allocator won't try to merge buddies from
7324          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7325          * other migration type.
7326          *
7327          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7328          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7329          * we are interested in).  This will put all the pages in
7330          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7331          *
7332          * When this is done, we take the pages in range from page
7333          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7334          * page allocator will never consider using them.
7335          *
7336          * This lets us mark the pageblocks back as
7337          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7338          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7339          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7340          */
7341
7342         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7343                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7344                                        false);
7345         if (ret)
7346                 return ret;
7347
7348         /*
7349          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7350          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7351          */
7352         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7353         if (ret && ret != -EBUSY)
7354                 goto done;
7355
7356         /*
7357          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7358          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7359          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7360          * What we are going to do is to allocate all pages from
7361          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7362          *
7363          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7364          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7365          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7366          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7367          * once this is done free the pages we are not interested in.
7368          *
7369          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7370          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7371          */
7372
7373         lru_add_drain_all();
7374         drain_all_pages(cc.zone);
7375
7376         order = 0;
7377         outer_start = start;
7378         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7379                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7380                         outer_start = start;
7381                         break;
7382                 }
7383                 outer_start &= ~0UL << order;
7384         }
7385
7386         if (outer_start != start) {
7387                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7388
7389                 /*
7390                  * outer_start page could be small order buddy page and
7391                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7392                  * in this case to report failed page properly
7393                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7394                  */
7395                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7396                         outer_start = start;
7397         }
7398
7399         /* Make sure the range is really isolated. */
7400         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7401                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7402                         __func__, outer_start, end);
7403                 ret = -EBUSY;
7404                 goto done;
7405         }
7406
7407         /* Grab isolated pages from freelists. */
7408         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7409         if (!outer_end) {
7410                 ret = -EBUSY;
7411                 goto done;
7412         }
7413
7414         /* Free head and tail (if any) */
7415         if (start != outer_start)
7416                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7417         if (end != outer_end)
7418                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7419
7420 done:
7421         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7422                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7423         return ret;
7424 }
7425
7426 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7427 {
7428         unsigned int count = 0;
7429
7430         for (; nr_pages--; pfn++) {
7431                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7432
7433                 count += page_count(page) != 1;
7434                 __free_page(page);
7435         }
7436         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7437 }
7438 #endif
7439
7440 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7441 /*
7442  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7443  * page high values need to be recalulated.
7444  */
7445 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7446 {
7447         unsigned cpu;
7448         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7449         for_each_possible_cpu(cpu)
7450                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7451                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7452         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7453 }
7454 #endif
7455
7456 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7457 {
7458         unsigned long flags;
7459         int cpu;
7460         struct per_cpu_pageset *pset;
7461
7462         /* avoid races with drain_pages()  */
7463         local_irq_save(flags);
7464         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7465                 for_each_online_cpu(cpu) {
7466                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7467                         drain_zonestat(zone, pset);
7468                 }
7469                 free_percpu(zone->pageset);
7470                 zone->pageset = &boot_pageset;
7471         }
7472         local_irq_restore(flags);
7473 }
7474
7475 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7476 /*
7477  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7478  * before calling this.
7479  */
7480 void
7481 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7482 {
7483         struct page *page;
7484         struct zone *zone;
7485         unsigned int order, i;
7486         unsigned long pfn;
7487         unsigned long flags;
7488         /* find the first valid pfn */
7489         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7490                 if (pfn_valid(pfn))
7491                         break;
7492         if (pfn == end_pfn)
7493                 return;
7494         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7495         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7496         pfn = start_pfn;
7497         while (pfn < end_pfn) {
7498                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7499                         pfn++;
7500                         continue;
7501                 }
7502                 page = pfn_to_page(pfn);
7503                 /*
7504                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7505                  * page_count() is not 0.
7506                  */
7507                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7508                         pfn++;
7509                         SetPageReserved(page);
7510                         continue;
7511                 }
7512
7513                 BUG_ON(page_count(page));
7514                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7515                 order = page_order(page);
7516 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7517                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7518                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7519 #endif
7520                 list_del(&page->lru);
7521                 rmv_page_order(page);
7522                 zone->free_area[order].nr_free--;
7523                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7524                         SetPageReserved((page+i));
7525                 pfn += (1 << order);
7526         }
7527         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7528 }
7529 #endif
7530
7531 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7532 {
7533         struct zone *zone = page_zone(page);
7534         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7535         unsigned long flags;
7536         unsigned int order;
7537
7538         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7539         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7540                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7541
7542                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7543                         break;
7544         }
7545         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7546
7547         return order < MAX_ORDER;
7548 }