Merge tag 'sunxi-fixes-for-4.8' of https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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 /*
95  * Array of node states.
96  */
97 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
98         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
99         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
100 #ifndef CONFIG_NUMA
101         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
103         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif
105 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
106         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
107 #endif
108         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
109 #endif  /* NUMA */
110 };
111 EXPORT_SYMBOL(node_states);
112
113 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
114 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
115
116 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
118 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
119
120 int percpu_pagelist_fraction;
121 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
122
123 /*
124  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
125  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
126  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
127  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
128  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
129  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
130  */
131 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
132 {
133         return page->index;
134 }
135
136 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
137 {
138         page->index = migratetype;
139 }
140
141 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
142 /*
143  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
144  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
145  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
146  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
147  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
148  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
149  */
150
151 static gfp_t saved_gfp_mask;
152
153 void pm_restore_gfp_mask(void)
154 {
155         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
156         if (saved_gfp_mask) {
157                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
158                 saved_gfp_mask = 0;
159         }
160 }
161
162 void pm_restrict_gfp_mask(void)
163 {
164         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
165         WARN_ON(saved_gfp_mask);
166         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
167         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
168 }
169
170 bool pm_suspended_storage(void)
171 {
172         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
173                 return false;
174         return true;
175 }
176 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
177
178 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
179 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
180 #endif
181
182 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
183
184 /*
185  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
186  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
187  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
188  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
189  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
190  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
191  *
192  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
193  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
194  */
195 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
196 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
197          256,
198 #endif
199 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
200          256,
201 #endif
202 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
203          32,
204 #endif
205          32,
206 };
207
208 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
209
210 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
211 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
212          "DMA",
213 #endif
214 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
215          "DMA32",
216 #endif
217          "Normal",
218 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
219          "HighMem",
220 #endif
221          "Movable",
222 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
223          "Device",
224 #endif
225 };
226
227 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
228         "Unmovable",
229         "Movable",
230         "Reclaimable",
231         "HighAtomic",
232 #ifdef CONFIG_CMA
233         "CMA",
234 #endif
235 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
236         "Isolate",
237 #endif
238 };
239
240 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
241         NULL,
242         free_compound_page,
243 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
244         free_huge_page,
245 #endif
246 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
247         free_transhuge_page,
248 #endif
249 };
250
251 int min_free_kbytes = 1024;
252 int user_min_free_kbytes = -1;
253 int watermark_scale_factor = 10;
254
255 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
256 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
257 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
258
259 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
260 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
261 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
262 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
263 static unsigned long __initdata required_movablecore;
264 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
265 static bool mirrored_kernelcore;
266
267 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
268 int movable_zone;
269 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
270 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
271
272 #if MAX_NUMNODES > 1
273 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
274 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
275 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
276 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
277 #endif
278
279 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
280
281 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
282 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
283 {
284         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
285 }
286
287 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
288 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
289 {
290         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
291
292         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
293                 return true;
294
295         return false;
296 }
297
298 /*
299  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
300  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
301  */
302 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
303                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
304                                 unsigned long *nr_initialised)
305 {
306         unsigned long max_initialise;
307
308         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
309         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
310                 return true;
311         /*
312          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
313          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
314          */
315         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
316                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
317
318         (*nr_initialised)++;
319         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
320             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
321                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
322                 return false;
323         }
324
325         return true;
326 }
327 #else
328 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
329 {
330 }
331
332 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
333 {
334         return false;
335 }
336
337 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
338                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
339                                 unsigned long *nr_initialised)
340 {
341         return true;
342 }
343 #endif
344
345 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
346 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
347                                                         unsigned long pfn)
348 {
349 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
350         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
351 #else
352         return page_zone(page)->pageblock_flags;
353 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
354 }
355
356 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
357 {
358 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
359         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
360         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
361 #else
362         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
363         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
364 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
365 }
366
367 /**
368  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
369  * @page: The page within the block of interest
370  * @pfn: The target page frame number
371  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
372  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
373  *
374  * Return: pageblock_bits flags
375  */
376 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
377                                         unsigned long pfn,
378                                         unsigned long end_bitidx,
379                                         unsigned long mask)
380 {
381         unsigned long *bitmap;
382         unsigned long bitidx, word_bitidx;
383         unsigned long word;
384
385         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
386         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
387         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
388         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
389
390         word = bitmap[word_bitidx];
391         bitidx += end_bitidx;
392         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
393 }
394
395 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
396                                         unsigned long end_bitidx,
397                                         unsigned long mask)
398 {
399         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
400 }
401
402 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
403 {
404         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
405 }
406
407 /**
408  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
409  * @page: The page within the block of interest
410  * @flags: The flags to set
411  * @pfn: The target page frame number
412  * @end_bitidx: The last bit of interest
413  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
414  */
415 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
416                                         unsigned long pfn,
417                                         unsigned long end_bitidx,
418                                         unsigned long mask)
419 {
420         unsigned long *bitmap;
421         unsigned long bitidx, word_bitidx;
422         unsigned long old_word, word;
423
424         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
425
426         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
427         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
428         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
429         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
430
431         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
432
433         bitidx += end_bitidx;
434         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
435         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
436
437         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
438         for (;;) {
439                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
440                 if (word == old_word)
441                         break;
442                 word = old_word;
443         }
444 }
445
446 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
447 {
448         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
449                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
450                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
451
452         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
453                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
454 }
455
456 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
457 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
458 {
459         int ret = 0;
460         unsigned seq;
461         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
462         unsigned long sp, start_pfn;
463
464         do {
465                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
466                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
467                 sp = zone->spanned_pages;
468                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
469                         ret = 1;
470         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
471
472         if (ret)
473                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
474                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
475                         start_pfn, start_pfn + sp);
476
477         return ret;
478 }
479
480 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
481 {
482         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
483                 return 0;
484         if (zone != page_zone(page))
485                 return 0;
486
487         return 1;
488 }
489 /*
490  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
491  */
492 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
493 {
494         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
495                 return 1;
496         if (!page_is_consistent(zone, page))
497                 return 1;
498
499         return 0;
500 }
501 #else
502 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
503 {
504         return 0;
505 }
506 #endif
507
508 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
509                 unsigned long bad_flags)
510 {
511         static unsigned long resume;
512         static unsigned long nr_shown;
513         static unsigned long nr_unshown;
514
515         /*
516          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
517          * or allow a steady drip of one report per second.
518          */
519         if (nr_shown == 60) {
520                 if (time_before(jiffies, resume)) {
521                         nr_unshown++;
522                         goto out;
523                 }
524                 if (nr_unshown) {
525                         pr_alert(
526                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
527                                 nr_unshown);
528                         nr_unshown = 0;
529                 }
530                 nr_shown = 0;
531         }
532         if (nr_shown++ == 0)
533                 resume = jiffies + 60 * HZ;
534
535         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
536                 current->comm, page_to_pfn(page));
537         __dump_page(page, reason);
538         bad_flags &= page->flags;
539         if (bad_flags)
540                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
541                                                 bad_flags, &bad_flags);
542         dump_page_owner(page);
543
544         print_modules();
545         dump_stack();
546 out:
547         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
548         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
549         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
550 }
551
552 /*
553  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
554  *
555  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
556  *
557  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
558  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
559  *
560  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
561  * page destructors. See compound_page_dtors.
562  *
563  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
564  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
565  */
566
567 void free_compound_page(struct page *page)
568 {
569         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
570 }
571
572 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
573 {
574         int i;
575         int nr_pages = 1 << order;
576
577         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
578         set_compound_order(page, order);
579         __SetPageHead(page);
580         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
581                 struct page *p = page + i;
582                 set_page_count(p, 0);
583                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
584                 set_compound_head(p, page);
585         }
586         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
587 }
588
589 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
590 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
591 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
592                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
593 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
594 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
595
596 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
597 {
598         if (!buf)
599                 return -EINVAL;
600         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
601 }
602 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
603
604 static bool need_debug_guardpage(void)
605 {
606         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
607         if (!debug_pagealloc_enabled())
608                 return false;
609
610         return true;
611 }
612
613 static void init_debug_guardpage(void)
614 {
615         if (!debug_pagealloc_enabled())
616                 return;
617
618         _debug_guardpage_enabled = true;
619 }
620
621 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
622         .need = need_debug_guardpage,
623         .init = init_debug_guardpage,
624 };
625
626 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
627 {
628         unsigned long res;
629
630         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
631                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
632                 return 0;
633         }
634         _debug_guardpage_minorder = res;
635         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
636         return 0;
637 }
638 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
639
640 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
641                                 unsigned int order, int migratetype)
642 {
643         struct page_ext *page_ext;
644
645         if (!debug_guardpage_enabled())
646                 return;
647
648         page_ext = lookup_page_ext(page);
649         if (unlikely(!page_ext))
650                 return;
651
652         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
653
654         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
655         set_page_private(page, order);
656         /* Guard pages are not available for any usage */
657         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
658 }
659
660 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
661                                 unsigned int order, int migratetype)
662 {
663         struct page_ext *page_ext;
664
665         if (!debug_guardpage_enabled())
666                 return;
667
668         page_ext = lookup_page_ext(page);
669         if (unlikely(!page_ext))
670                 return;
671
672         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
673
674         set_page_private(page, 0);
675         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
676                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
677 }
678 #else
679 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
680 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
681                                 unsigned int order, int migratetype) {}
682 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
683                                 unsigned int order, int migratetype) {}
684 #endif
685
686 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
687 {
688         set_page_private(page, order);
689         __SetPageBuddy(page);
690 }
691
692 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
693 {
694         __ClearPageBuddy(page);
695         set_page_private(page, 0);
696 }
697
698 /*
699  * This function checks whether a page is free && is the buddy
700  * we can do coalesce a page and its buddy if
701  * (a) the buddy is not in a hole &&
702  * (b) the buddy is in the buddy system &&
703  * (c) a page and its buddy have the same order &&
704  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
705  *
706  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
707  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
708  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
709  * serialized by zone->lock.
710  *
711  * For recording page's order, we use page_private(page).
712  */
713 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
714                                                         unsigned int order)
715 {
716         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
717                 return 0;
718
719         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
720                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
721                         return 0;
722
723                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
724
725                 return 1;
726         }
727
728         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
729                 /*
730                  * zone check is done late to avoid uselessly
731                  * calculating zone/node ids for pages that could
732                  * never merge.
733                  */
734                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
735                         return 0;
736
737                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
738
739                 return 1;
740         }
741         return 0;
742 }
743
744 /*
745  * Freeing function for a buddy system allocator.
746  *
747  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
748  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
749  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
750  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
751  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
752  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
753  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
754  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
755  * parts of the VM system.
756  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
757  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
758  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
759  * field.
760  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
761  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
762  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
763  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
764  * triggers coalescing into a block of larger size.
765  *
766  * -- nyc
767  */
768
769 static inline void __free_one_page(struct page *page,
770                 unsigned long pfn,
771                 struct zone *zone, unsigned int order,
772                 int migratetype)
773 {
774         unsigned long page_idx;
775         unsigned long combined_idx;
776         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
777         struct page *buddy;
778         unsigned int max_order;
779
780         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
781
782         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
783         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
784
785         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
786         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
787                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
788
789         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
790
791         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
792         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
793
794 continue_merging:
795         while (order < max_order - 1) {
796                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
797                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
798                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
799                         goto done_merging;
800                 /*
801                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
802                  * merge with it and move up one order.
803                  */
804                 if (page_is_guard(buddy)) {
805                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
806                 } else {
807                         list_del(&buddy->lru);
808                         zone->free_area[order].nr_free--;
809                         rmv_page_order(buddy);
810                 }
811                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
812                 page = page + (combined_idx - page_idx);
813                 page_idx = combined_idx;
814                 order++;
815         }
816         if (max_order < MAX_ORDER) {
817                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
818                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
819                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
820                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
821                  *
822                  * We don't want to hit this code for the more frequent
823                  * low-order merging.
824                  */
825                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
826                         int buddy_mt;
827
828                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
829                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
830                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
831
832                         if (migratetype != buddy_mt
833                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
834                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
835                                 goto done_merging;
836                 }
837                 max_order++;
838                 goto continue_merging;
839         }
840
841 done_merging:
842         set_page_order(page, order);
843
844         /*
845          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
846          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
847          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
848          * that is happening, add the free page to the tail of the list
849          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
850          * as a higher order page
851          */
852         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
853                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
854                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
855                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
856                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
857                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
858                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
859                         list_add_tail(&page->lru,
860                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
861                         goto out;
862                 }
863         }
864
865         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
866 out:
867         zone->free_area[order].nr_free++;
868 }
869
870 /*
871  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
872  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
873  * check if necessary.
874  */
875 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
876                                         unsigned long check_flags)
877 {
878         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
879                 return false;
880
881         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
882                         page_ref_count(page) |
883 #ifdef CONFIG_MEMCG
884                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
885 #endif
886                         (page->flags & check_flags)))
887                 return false;
888
889         return true;
890 }
891
892 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
893 {
894         const char *bad_reason;
895         unsigned long bad_flags;
896
897         bad_reason = NULL;
898         bad_flags = 0;
899
900         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
901                 bad_reason = "nonzero mapcount";
902         if (unlikely(page->mapping != NULL))
903                 bad_reason = "non-NULL mapping";
904         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
905                 bad_reason = "nonzero _refcount";
906         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
907                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
908                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
909         }
910 #ifdef CONFIG_MEMCG
911         if (unlikely(page->mem_cgroup))
912                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
913 #endif
914         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
915 }
916
917 static inline int free_pages_check(struct page *page)
918 {
919         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
920                 return 0;
921
922         /* Something has gone sideways, find it */
923         free_pages_check_bad(page);
924         return 1;
925 }
926
927 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
928 {
929         int ret = 1;
930
931         /*
932          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
933          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
934          */
935         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
936
937         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
938                 ret = 0;
939                 goto out;
940         }
941         switch (page - head_page) {
942         case 1:
943                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
944                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
945                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
946                         goto out;
947                 }
948                 break;
949         case 2:
950                 /*
951                  * the second tail page: ->mapping is
952                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
953                  */
954                 break;
955         default:
956                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
957                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
958                         goto out;
959                 }
960                 break;
961         }
962         if (unlikely(!PageTail(page))) {
963                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
964                 goto out;
965         }
966         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
967                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
968                 goto out;
969         }
970         ret = 0;
971 out:
972         page->mapping = NULL;
973         clear_compound_head(page);
974         return ret;
975 }
976
977 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
978                                         unsigned int order, bool check_free)
979 {
980         int bad = 0;
981
982         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
983
984         trace_mm_page_free(page, order);
985         kmemcheck_free_shadow(page, order);
986
987         /*
988          * Check tail pages before head page information is cleared to
989          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
990          */
991         if (unlikely(order)) {
992                 bool compound = PageCompound(page);
993                 int i;
994
995                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
996
997                 if (compound)
998                         ClearPageDoubleMap(page);
999                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1000                         if (compound)
1001                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1002                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1003                                 bad++;
1004                                 continue;
1005                         }
1006                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1007                 }
1008         }
1009         if (PageMappingFlags(page))
1010                 page->mapping = NULL;
1011         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1012                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1013         if (check_free)
1014                 bad += free_pages_check(page);
1015         if (bad)
1016                 return false;
1017
1018         page_cpupid_reset_last(page);
1019         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1020         reset_page_owner(page, order);
1021
1022         if (!PageHighMem(page)) {
1023                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1024                                            PAGE_SIZE << order);
1025                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1026                                            PAGE_SIZE << order);
1027         }
1028         arch_free_page(page, order);
1029         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1030         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1031         kasan_free_pages(page, order);
1032
1033         return true;
1034 }
1035
1036 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1037 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1038 {
1039         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1040 }
1041
1042 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1043 {
1044         return false;
1045 }
1046 #else
1047 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1048 {
1049         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1050 }
1051
1052 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1053 {
1054         return free_pages_check(page);
1055 }
1056 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1057
1058 /*
1059  * Frees a number of pages from the PCP lists
1060  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1061  * count is the number of pages to free.
1062  *
1063  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1064  * see if this freeing clears that state.
1065  *
1066  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1067  * pinned" detection logic.
1068  */
1069 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1070                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1071 {
1072         int migratetype = 0;
1073         int batch_free = 0;
1074         unsigned long nr_scanned;
1075         bool isolated_pageblocks;
1076
1077         spin_lock(&zone->lock);
1078         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1079         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1080         if (nr_scanned)
1081                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1082
1083         while (count) {
1084                 struct page *page;
1085                 struct list_head *list;
1086
1087                 /*
1088                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1089                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1090                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1091                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1092                  * lists
1093                  */
1094                 do {
1095                         batch_free++;
1096                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1097                                 migratetype = 0;
1098                         list = &pcp->lists[migratetype];
1099                 } while (list_empty(list));
1100
1101                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1102                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1103                         batch_free = count;
1104
1105                 do {
1106                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1107
1108                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1109                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1110                         list_del(&page->lru);
1111
1112                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1113                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1114                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1115                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1116                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1117                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1118
1119                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1120                                 continue;
1121
1122                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1123                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1124                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1125         }
1126         spin_unlock(&zone->lock);
1127 }
1128
1129 static void free_one_page(struct zone *zone,
1130                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1131                                 unsigned int order,
1132                                 int migratetype)
1133 {
1134         unsigned long nr_scanned;
1135         spin_lock(&zone->lock);
1136         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1137         if (nr_scanned)
1138                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1139
1140         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1141                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1142                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1143         }
1144         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1145         spin_unlock(&zone->lock);
1146 }
1147
1148 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1149                                 unsigned long zone, int nid)
1150 {
1151         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1152         init_page_count(page);
1153         page_mapcount_reset(page);
1154         page_cpupid_reset_last(page);
1155
1156         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1157 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1158         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1159         if (!is_highmem_idx(zone))
1160                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1161 #endif
1162 }
1163
1164 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1165                                         int nid)
1166 {
1167         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1168 }
1169
1170 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1171 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1172 {
1173         pg_data_t *pgdat;
1174         int nid, zid;
1175
1176         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1177                 return;
1178
1179         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1180         pgdat = NODE_DATA(nid);
1181
1182         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1183                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1184
1185                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1186                         break;
1187         }
1188         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1189 }
1190 #else
1191 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1192 {
1193 }
1194 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1195
1196 /*
1197  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1198  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1199  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1200  * sent to the buddy page allocator.
1201  */
1202 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1203 {
1204         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1205         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1206
1207         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1208                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1209                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1210
1211                         init_reserved_page(start_pfn);
1212
1213                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1214                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1215
1216                         SetPageReserved(page);
1217                 }
1218         }
1219 }
1220
1221 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1222 {
1223         unsigned long flags;
1224         int migratetype;
1225         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1226
1227         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1228                 return;
1229
1230         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1231         local_irq_save(flags);
1232         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1233         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1234         local_irq_restore(flags);
1235 }
1236
1237 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1238 {
1239         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1240         struct page *p = page;
1241         unsigned int loop;
1242
1243         prefetchw(p);
1244         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1245                 prefetchw(p + 1);
1246                 __ClearPageReserved(p);
1247                 set_page_count(p, 0);
1248         }
1249         __ClearPageReserved(p);
1250         set_page_count(p, 0);
1251
1252         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1253         set_page_refcounted(page);
1254         __free_pages(page, order);
1255 }
1256
1257 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1258         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1259
1260 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1261
1262 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1263 {
1264         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1265         int nid;
1266
1267         spin_lock(&early_pfn_lock);
1268         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1269         if (nid < 0)
1270                 nid = first_online_node;
1271         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1272
1273         return nid;
1274 }
1275 #endif
1276
1277 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1278 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1279                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1280 {
1281         int nid;
1282
1283         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1284         if (nid >= 0 && nid != node)
1285                 return false;
1286         return true;
1287 }
1288
1289 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1290 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1291 {
1292         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1293 }
1294
1295 #else
1296
1297 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1298 {
1299         return true;
1300 }
1301 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1302                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1303 {
1304         return true;
1305 }
1306 #endif
1307
1308
1309 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1310                                                         unsigned int order)
1311 {
1312         if (early_page_uninitialised(pfn))
1313                 return;
1314         return __free_pages_boot_core(page, order);
1315 }
1316
1317 /*
1318  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1319  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1320  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1321  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1322  * pageblocks.
1323  *
1324  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1325  *
1326  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1327  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1328  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1329  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1330  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1331  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1332  * page in a pageblock.
1333  */
1334 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1335                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1336 {
1337         struct page *start_page;
1338         struct page *end_page;
1339
1340         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1341         end_pfn--;
1342
1343         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1344                 return NULL;
1345
1346         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1347
1348         if (page_zone(start_page) != zone)
1349                 return NULL;
1350
1351         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1352
1353         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1354         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1355                 return NULL;
1356
1357         return start_page;
1358 }
1359
1360 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1361 {
1362         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1363         unsigned long block_end_pfn;
1364
1365         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1366         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1367                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1368                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1369
1370                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1371
1372                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1373                                              block_end_pfn, zone))
1374                         return;
1375         }
1376
1377         /* We confirm that there is no hole */
1378         zone->contiguous = true;
1379 }
1380
1381 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1382 {
1383         zone->contiguous = false;
1384 }
1385
1386 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1387 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1388                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1389 {
1390         int i;
1391
1392         if (!page)
1393                 return;
1394
1395         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1396         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1397             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1398                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1399                 __free_pages_boot_core(page, MAX_ORDER-1);
1400                 return;
1401         }
1402
1403         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
1404                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1405 }
1406
1407 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1408 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1409 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1410
1411 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1412 {
1413         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1414                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1415 }
1416
1417 /* Initialise remaining memory on a node */
1418 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1419 {
1420         pg_data_t *pgdat = data;
1421         int nid = pgdat->node_id;
1422         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1423         unsigned long start = jiffies;
1424         unsigned long nr_pages = 0;
1425         unsigned long walk_start, walk_end;
1426         int i, zid;
1427         struct zone *zone;
1428         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1429         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1430
1431         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1432                 pgdat_init_report_one_done();
1433                 return 0;
1434         }
1435
1436         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1437         if (!cpumask_empty(cpumask))
1438                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1439
1440         /* Sanity check boundaries */
1441         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1442         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1443         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1444
1445         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1446         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1447                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1448                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1449                         break;
1450         }
1451
1452         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1453                 unsigned long pfn, end_pfn;
1454                 struct page *page = NULL;
1455                 struct page *free_base_page = NULL;
1456                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1457                 int nr_to_free = 0;
1458
1459                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1460                 pfn = first_init_pfn;
1461                 if (pfn < walk_start)
1462                         pfn = walk_start;
1463                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1464                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1465
1466                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1467                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1468                                 goto free_range;
1469
1470                         /*
1471                          * Ensure pfn_valid is checked every
1472                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1473                          */
1474                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1475                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1476                                         page = NULL;
1477                                         goto free_range;
1478                                 }
1479                         }
1480
1481                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1482                                 page = NULL;
1483                                 goto free_range;
1484                         }
1485
1486                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1487                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1488                                 page++;
1489                         } else {
1490                                 nr_pages += nr_to_free;
1491                                 deferred_free_range(free_base_page,
1492                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1493                                 free_base_page = NULL;
1494                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1495
1496                                 page = pfn_to_page(pfn);
1497                                 cond_resched();
1498                         }
1499
1500                         if (page->flags) {
1501                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1502                                 goto free_range;
1503                         }
1504
1505                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1506                         if (!free_base_page) {
1507                                 free_base_page = page;
1508                                 free_base_pfn = pfn;
1509                                 nr_to_free = 0;
1510                         }
1511                         nr_to_free++;
1512
1513                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1514                         continue;
1515 free_range:
1516                         /* Free the current block of pages to allocator */
1517                         nr_pages += nr_to_free;
1518                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1519                                                                 nr_to_free);
1520                         free_base_page = NULL;
1521                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1522                 }
1523
1524                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1525         }
1526
1527         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1528         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1529
1530         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1531                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1532
1533         pgdat_init_report_one_done();
1534         return 0;
1535 }
1536 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1537
1538 void __init page_alloc_init_late(void)
1539 {
1540         struct zone *zone;
1541
1542 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1543         int nid;
1544
1545         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1546         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1547         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1548                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1549         }
1550
1551         /* Block until all are initialised */
1552         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1553
1554         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1555         files_maxfiles_init();
1556 #endif
1557
1558         for_each_populated_zone(zone)
1559                 set_zone_contiguous(zone);
1560 }
1561
1562 #ifdef CONFIG_CMA
1563 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1564 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1565 {
1566         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1567         struct page *p = page;
1568
1569         do {
1570                 __ClearPageReserved(p);
1571                 set_page_count(p, 0);
1572         } while (++p, --i);
1573
1574         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1575
1576         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1577                 i = pageblock_nr_pages;
1578                 p = page;
1579                 do {
1580                         set_page_refcounted(p);
1581                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1582                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1583                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1584         } else {
1585                 set_page_refcounted(page);
1586                 __free_pages(page, pageblock_order);
1587         }
1588
1589         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1590 }
1591 #endif
1592
1593 /*
1594  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1595  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1596  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1597  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1598  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1599  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1600  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1601  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1602  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1603  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1604  *
1605  * -- nyc
1606  */
1607 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1608         int low, int high, struct free_area *area,
1609         int migratetype)
1610 {
1611         unsigned long size = 1 << high;
1612
1613         while (high > low) {
1614                 area--;
1615                 high--;
1616                 size >>= 1;
1617                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1618
1619                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1620                         debug_guardpage_enabled() &&
1621                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1622                         /*
1623                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1624                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1625                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1626                          * pages will stay not present in virtual address space
1627                          */
1628                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1629                         continue;
1630                 }
1631                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1632                 area->nr_free++;
1633                 set_page_order(&page[size], high);
1634         }
1635 }
1636
1637 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1638 {
1639         const char *bad_reason = NULL;
1640         unsigned long bad_flags = 0;
1641
1642         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1643                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1644         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1645                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1646         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1647                 bad_reason = "nonzero _count";
1648         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1649                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1650                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1651                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1652                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1653                 return;
1654         }
1655         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1656                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1657                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1658         }
1659 #ifdef CONFIG_MEMCG
1660         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1661                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1662 #endif
1663         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1664 }
1665
1666 /*
1667  * This page is about to be returned from the page allocator
1668  */
1669 static inline int check_new_page(struct page *page)
1670 {
1671         if (likely(page_expected_state(page,
1672                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1673                 return 0;
1674
1675         check_new_page_bad(page);
1676         return 1;
1677 }
1678
1679 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1680 {
1681         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1682                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1683 }
1684
1685 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1686 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1687 {
1688         return false;
1689 }
1690
1691 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1692 {
1693         return check_new_page(page);
1694 }
1695 #else
1696 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1697 {
1698         return check_new_page(page);
1699 }
1700 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1701 {
1702         return false;
1703 }
1704 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1705
1706 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1707 {
1708         int i;
1709         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1710                 struct page *p = page + i;
1711
1712                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1713                         return true;
1714         }
1715
1716         return false;
1717 }
1718
1719 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1720                                 gfp_t gfp_flags)
1721 {
1722         set_page_private(page, 0);
1723         set_page_refcounted(page);
1724
1725         arch_alloc_page(page, order);
1726         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1727         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1728         kasan_alloc_pages(page, order);
1729         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1730 }
1731
1732 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1733                                                         unsigned int alloc_flags)
1734 {
1735         int i;
1736         bool poisoned = true;
1737
1738         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1739                 struct page *p = page + i;
1740                 if (poisoned)
1741                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1742         }
1743
1744         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1745
1746         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1747                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1748                         clear_highpage(page + i);
1749
1750         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1751                 prep_compound_page(page, order);
1752
1753         /*
1754          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1755          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1756          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1757          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1758          */
1759         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1760                 set_page_pfmemalloc(page);
1761         else
1762                 clear_page_pfmemalloc(page);
1763 }
1764
1765 /*
1766  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1767  * the smallest available page from the freelists
1768  */
1769 static inline
1770 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1771                                                 int migratetype)
1772 {
1773         unsigned int current_order;
1774         struct free_area *area;
1775         struct page *page;
1776
1777         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1778         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1779                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1780                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1781                                                         struct page, lru);
1782                 if (!page)
1783                         continue;
1784                 list_del(&page->lru);
1785                 rmv_page_order(page);
1786                 area->nr_free--;
1787                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1788                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1789                 return page;
1790         }
1791
1792         return NULL;
1793 }
1794
1795
1796 /*
1797  * This array describes the order lists are fallen back to when
1798  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1799  */
1800 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1801         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1802         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1803         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1804 #ifdef CONFIG_CMA
1805         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1806 #endif
1807 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1808         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1809 #endif
1810 };
1811
1812 #ifdef CONFIG_CMA
1813 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1814                                         unsigned int order)
1815 {
1816         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1817 }
1818 #else
1819 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1820                                         unsigned int order) { return NULL; }
1821 #endif
1822
1823 /*
1824  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1825  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1826  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1827  */
1828 int move_freepages(struct zone *zone,
1829                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1830                           int migratetype)
1831 {
1832         struct page *page;
1833         unsigned int order;
1834         int pages_moved = 0;
1835
1836 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1837         /*
1838          * page_zone is not safe to call in this context when
1839          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1840          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1841          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1842          * grouping pages by mobility
1843          */
1844         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1845 #endif
1846
1847         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1848                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1849                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1850
1851                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1852                         page++;
1853                         continue;
1854                 }
1855
1856                 if (!PageBuddy(page)) {
1857                         page++;
1858                         continue;
1859                 }
1860
1861                 order = page_order(page);
1862                 list_move(&page->lru,
1863                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1864                 page += 1 << order;
1865                 pages_moved += 1 << order;
1866         }
1867
1868         return pages_moved;
1869 }
1870
1871 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1872                                 int migratetype)
1873 {
1874         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1875         struct page *start_page, *end_page;
1876
1877         start_pfn = page_to_pfn(page);
1878         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1879         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1880         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1881         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1882
1883         /* Do not cross zone boundaries */
1884         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1885                 start_page = page;
1886         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1887                 return 0;
1888
1889         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1890 }
1891
1892 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1893                                         int start_order, int migratetype)
1894 {
1895         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1896
1897         while (nr_pageblocks--) {
1898                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1899                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1900         }
1901 }
1902
1903 /*
1904  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1905  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1906  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1907  *
1908  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1909  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1910  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1911  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1912  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1913  * pageblocks.
1914  */
1915 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1916 {
1917         /*
1918          * Leaving this order check is intended, although there is
1919          * relaxed order check in next check. The reason is that
1920          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1921          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1922          * so could be changed anytime.
1923          */
1924         if (order >= pageblock_order)
1925                 return true;
1926
1927         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1928                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1929                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1930                 page_group_by_mobility_disabled)
1931                 return true;
1932
1933         return false;
1934 }
1935
1936 /*
1937  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1938  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1939  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1940  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1941  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1942  */
1943 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1944                                                           int start_type)
1945 {
1946         unsigned int current_order = page_order(page);
1947         int pages;
1948
1949         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1950         if (current_order >= pageblock_order) {
1951                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1952                 return;
1953         }
1954
1955         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1956
1957         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1958         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1959                         page_group_by_mobility_disabled)
1960                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1961 }
1962
1963 /*
1964  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1965  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1966  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1967  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1968  */
1969 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1970                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1971 {
1972         int i;
1973         int fallback_mt;
1974
1975         if (area->nr_free == 0)
1976                 return -1;
1977
1978         *can_steal = false;
1979         for (i = 0;; i++) {
1980                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1981                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1982                         break;
1983
1984                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1985                         continue;
1986
1987                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1988                         *can_steal = true;
1989
1990                 if (!only_stealable)
1991                         return fallback_mt;
1992
1993                 if (*can_steal)
1994                         return fallback_mt;
1995         }
1996
1997         return -1;
1998 }
1999
2000 /*
2001  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2002  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2003  */
2004 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2005                                 unsigned int alloc_order)
2006 {
2007         int mt;
2008         unsigned long max_managed, flags;
2009
2010         /*
2011          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2012          * Check is race-prone but harmless.
2013          */
2014         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2015         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2016                 return;
2017
2018         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2019
2020         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2021         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2022                 goto out_unlock;
2023
2024         /* Yoink! */
2025         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2026         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2027                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2028                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2029                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2030                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2031         }
2032
2033 out_unlock:
2034         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2035 }
2036
2037 /*
2038  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2039  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2040  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2041  * to recover from than an OOM.
2042  */
2043 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
2044 {
2045         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2046         unsigned long flags;
2047         struct zoneref *z;
2048         struct zone *zone;
2049         struct page *page;
2050         int order;
2051
2052         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2053                                                                 ac->nodemask) {
2054                 /* Preserve at least one pageblock */
2055                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
2056                         continue;
2057
2058                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2059                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2060                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2061
2062                         page = list_first_entry_or_null(
2063                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2064                                         struct page, lru);
2065                         if (!page)
2066                                 continue;
2067
2068                         /*
2069                          * It should never happen but changes to locking could
2070                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
2071                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
2072                          * and watch for underflows.
2073                          */
2074                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
2075                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2076
2077                         /*
2078                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2079                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2080                          * is doing the work and needs the pages. More
2081                          * importantly, if the block was always converted to
2082                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2083                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2084                          * may increase.
2085                          */
2086                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2087                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2088                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2089                         return;
2090                 }
2091                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2092         }
2093 }
2094
2095 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2096 static inline struct page *
2097 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2098 {
2099         struct free_area *area;
2100         unsigned int current_order;
2101         struct page *page;
2102         int fallback_mt;
2103         bool can_steal;
2104
2105         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2106         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2107                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2108                                 --current_order) {
2109                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2110                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2111                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2112                 if (fallback_mt == -1)
2113                         continue;
2114
2115                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2116                                                 struct page, lru);
2117                 if (can_steal)
2118                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2119
2120                 /* Remove the page from the freelists */
2121                 area->nr_free--;
2122                 list_del(&page->lru);
2123                 rmv_page_order(page);
2124
2125                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2126                                         start_migratetype);
2127                 /*
2128                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2129                  * migratetype depending on the decisions in
2130                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2131                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2132                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2133                  */
2134                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2135
2136                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2137                         start_migratetype, fallback_mt);
2138
2139                 return page;
2140         }
2141
2142         return NULL;
2143 }
2144
2145 /*
2146  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2147  * Call me with the zone->lock already held.
2148  */
2149 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2150                                 int migratetype)
2151 {
2152         struct page *page;
2153
2154         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2155         if (unlikely(!page)) {
2156                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2157                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2158
2159                 if (!page)
2160                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2161         }
2162
2163         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2164         return page;
2165 }
2166
2167 /*
2168  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2169  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2170  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2171  */
2172 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2173                         unsigned long count, struct list_head *list,
2174                         int migratetype, bool cold)
2175 {
2176         int i;
2177
2178         spin_lock(&zone->lock);
2179         for (i = 0; i < count; ++i) {
2180                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2181                 if (unlikely(page == NULL))
2182                         break;
2183
2184                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2185                         continue;
2186
2187                 /*
2188                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2189                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2190                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2191                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2192                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2193                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2194                  * properly.
2195                  */
2196                 if (likely(!cold))
2197                         list_add(&page->lru, list);
2198                 else
2199                         list_add_tail(&page->lru, list);
2200                 list = &page->lru;
2201                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2202                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2203                                               -(1 << order));
2204         }
2205         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2206         spin_unlock(&zone->lock);
2207         return i;
2208 }
2209
2210 #ifdef CONFIG_NUMA
2211 /*
2212  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2213  * currently executing processor on remote nodes after they have
2214  * expired.
2215  *
2216  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2217  * a single processor.
2218  */
2219 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2220 {
2221         unsigned long flags;
2222         int to_drain, batch;
2223
2224         local_irq_save(flags);
2225         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2226         to_drain = min(pcp->count, batch);
2227         if (to_drain > 0) {
2228                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2229                 pcp->count -= to_drain;
2230         }
2231         local_irq_restore(flags);
2232 }
2233 #endif
2234
2235 /*
2236  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2237  *
2238  * The processor must either be the current processor and the
2239  * thread pinned to the current processor or a processor that
2240  * is not online.
2241  */
2242 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2243 {
2244         unsigned long flags;
2245         struct per_cpu_pageset *pset;
2246         struct per_cpu_pages *pcp;
2247
2248         local_irq_save(flags);
2249         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2250
2251         pcp = &pset->pcp;
2252         if (pcp->count) {
2253                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2254                 pcp->count = 0;
2255         }
2256         local_irq_restore(flags);
2257 }
2258
2259 /*
2260  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2261  *
2262  * The processor must either be the current processor and the
2263  * thread pinned to the current processor or a processor that
2264  * is not online.
2265  */
2266 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2267 {
2268         struct zone *zone;
2269
2270         for_each_populated_zone(zone) {
2271                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2272         }
2273 }
2274
2275 /*
2276  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2277  *
2278  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2279  * the single zone's pages.
2280  */
2281 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2282 {
2283         int cpu = smp_processor_id();
2284
2285         if (zone)
2286                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2287         else
2288                 drain_pages(cpu);
2289 }
2290
2291 /*
2292  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2293  *
2294  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2295  *
2296  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2297  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2298  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2299  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2300  * before the call to on_each_cpu_mask().
2301  */
2302 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2303 {
2304         int cpu;
2305
2306         /*
2307          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2308          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2309          */
2310         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2311
2312         /*
2313          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2314          * as offline notification will cause the notified
2315          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2316          * disables preemption as part of its processing
2317          */
2318         for_each_online_cpu(cpu) {
2319                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2320                 struct zone *z;
2321                 bool has_pcps = false;
2322
2323                 if (zone) {
2324                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2325                         if (pcp->pcp.count)
2326                                 has_pcps = true;
2327                 } else {
2328                         for_each_populated_zone(z) {
2329                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2330                                 if (pcp->pcp.count) {
2331                                         has_pcps = true;
2332                                         break;
2333                                 }
2334                         }
2335                 }
2336
2337                 if (has_pcps)
2338                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2339                 else
2340                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2341         }
2342         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2343                                                                 zone, 1);
2344 }
2345
2346 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2347
2348 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2349 {
2350         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2351         unsigned long flags;
2352         unsigned int order, t;
2353         struct page *page;
2354
2355         if (zone_is_empty(zone))
2356                 return;
2357
2358         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2359
2360         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2361         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2362                 if (pfn_valid(pfn)) {
2363                         page = pfn_to_page(pfn);
2364
2365                         if (page_zone(page) != zone)
2366                                 continue;
2367
2368                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2369                                 swsusp_unset_page_free(page);
2370                 }
2371
2372         for_each_migratetype_order(order, t) {
2373                 list_for_each_entry(page,
2374                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2375                         unsigned long i;
2376
2377                         pfn = page_to_pfn(page);
2378                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2379                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2380                 }
2381         }
2382         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2383 }
2384 #endif /* CONFIG_PM */
2385
2386 /*
2387  * Free a 0-order page
2388  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2389  */
2390 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2391 {
2392         struct zone *zone = page_zone(page);
2393         struct per_cpu_pages *pcp;
2394         unsigned long flags;
2395         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2396         int migratetype;
2397
2398         if (!free_pcp_prepare(page))
2399                 return;
2400
2401         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2402         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2403         local_irq_save(flags);
2404         __count_vm_event(PGFREE);
2405
2406         /*
2407          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2408          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2409          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2410          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2411          * excessively into the page allocator
2412          */
2413         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2414                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2415                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2416                         goto out;
2417                 }
2418                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2419         }
2420
2421         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2422         if (!cold)
2423                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2424         else
2425                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2426         pcp->count++;
2427         if (pcp->count >= pcp->high) {
2428                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2429                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2430                 pcp->count -= batch;
2431         }
2432
2433 out:
2434         local_irq_restore(flags);
2435 }
2436
2437 /*
2438  * Free a list of 0-order pages
2439  */
2440 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2441 {
2442         struct page *page, *next;
2443
2444         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2445                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2446                 free_hot_cold_page(page, cold);
2447         }
2448 }
2449
2450 /*
2451  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2452  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2453  * Each sub-page must be freed individually.
2454  *
2455  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2456  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2457  */
2458 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2459 {
2460         int i;
2461
2462         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2463         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2464
2465 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2466         /*
2467          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2468          * otherwise free the whole shadow.
2469          */
2470         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2471                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2472 #endif
2473
2474         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2475                 set_page_refcounted(page + i);
2476         split_page_owner(page, order);
2477 }
2478 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2479
2480 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2481 {
2482         unsigned long watermark;
2483         struct zone *zone;
2484         int mt;
2485
2486         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2487
2488         zone = page_zone(page);
2489         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2490
2491         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2492                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2493                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2494                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2495                         return 0;
2496
2497                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2498         }
2499
2500         /* Remove page from free list */
2501         list_del(&page->lru);
2502         zone->free_area[order].nr_free--;
2503         rmv_page_order(page);
2504
2505         /*
2506          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2507          * pageblock
2508          */
2509         if (order >= pageblock_order - 1) {
2510                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2511                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2512                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2513                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2514                                 set_pageblock_migratetype(page,
2515                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2516                 }
2517         }
2518
2519
2520         return 1UL << order;
2521 }
2522
2523 /*
2524  * Update NUMA hit/miss statistics
2525  *
2526  * Must be called with interrupts disabled.
2527  *
2528  * When __GFP_OTHER_NODE is set assume the node of the preferred
2529  * zone is the local node. This is useful for daemons who allocate
2530  * memory on behalf of other processes.
2531  */
2532 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2533                                                                 gfp_t flags)
2534 {
2535 #ifdef CONFIG_NUMA
2536         int local_nid = numa_node_id();
2537         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2538
2539         if (unlikely(flags & __GFP_OTHER_NODE)) {
2540                 local_stat = NUMA_OTHER;
2541                 local_nid = preferred_zone->node;
2542         }
2543
2544         if (z->node == local_nid) {
2545                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2546                 __inc_zone_state(z, local_stat);
2547         } else {
2548                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2549                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2550         }
2551 #endif
2552 }
2553
2554 /*
2555  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2556  */
2557 static inline
2558 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2559                         struct zone *zone, unsigned int order,
2560                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2561                         int migratetype)
2562 {
2563         unsigned long flags;
2564         struct page *page;
2565         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2566
2567         if (likely(order == 0)) {
2568                 struct per_cpu_pages *pcp;
2569                 struct list_head *list;
2570
2571                 local_irq_save(flags);
2572                 do {
2573                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2574                         list = &pcp->lists[migratetype];
2575                         if (list_empty(list)) {
2576                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2577                                                 pcp->batch, list,
2578                                                 migratetype, cold);
2579                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2580                                         goto failed;
2581                         }
2582
2583                         if (cold)
2584                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2585                         else
2586                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2587
2588                         list_del(&page->lru);
2589                         pcp->count--;
2590
2591                 } while (check_new_pcp(page));
2592         } else {
2593                 /*
2594                  * We most definitely don't want callers attempting to
2595                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2596                  */
2597                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2598                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2599
2600                 do {
2601                         page = NULL;
2602                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2603                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2604                                 if (page)
2605                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2606                         }
2607                         if (!page)
2608                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2609                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2610                 spin_unlock(&zone->lock);
2611                 if (!page)
2612                         goto failed;
2613                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2614                                           get_pcppage_migratetype(page));
2615         }
2616
2617         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2618         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2619         local_irq_restore(flags);
2620
2621         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2622         return page;
2623
2624 failed:
2625         local_irq_restore(flags);
2626         return NULL;
2627 }
2628
2629 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2630
2631 static struct {
2632         struct fault_attr attr;
2633
2634         bool ignore_gfp_highmem;
2635         bool ignore_gfp_reclaim;
2636         u32 min_order;
2637 } fail_page_alloc = {
2638         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2639         .ignore_gfp_reclaim = true,
2640         .ignore_gfp_highmem = true,
2641         .min_order = 1,
2642 };
2643
2644 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2645 {
2646         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2647 }
2648 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2649
2650 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2651 {
2652         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2653                 return false;
2654         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2655                 return false;
2656         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2657                 return false;
2658         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2659                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2660                 return false;
2661
2662         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2663 }
2664
2665 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2666
2667 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2668 {
2669         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2670         struct dentry *dir;
2671
2672         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2673                                         &fail_page_alloc.attr);
2674         if (IS_ERR(dir))
2675                 return PTR_ERR(dir);
2676
2677         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2678                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2679                 goto fail;
2680         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2681                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2682                 goto fail;
2683         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2684                                 &fail_page_alloc.min_order))
2685                 goto fail;
2686
2687         return 0;
2688 fail:
2689         debugfs_remove_recursive(dir);
2690
2691         return -ENOMEM;
2692 }
2693
2694 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2695
2696 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2697
2698 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2699
2700 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2701 {
2702         return false;
2703 }
2704
2705 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2706
2707 /*
2708  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2709  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2710  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2711  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2712  */
2713 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2714                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2715                          long free_pages)
2716 {
2717         long min = mark;
2718         int o;
2719         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2720
2721         /* free_pages may go negative - that's OK */
2722         free_pages -= (1 << order) - 1;
2723
2724         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2725                 min -= min / 2;
2726
2727         /*
2728          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2729          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2730          * atomic reserve but it avoids a search.
2731          */
2732         if (likely(!alloc_harder))
2733                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2734         else
2735                 min -= min / 4;
2736
2737 #ifdef CONFIG_CMA
2738         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2739         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2740                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2741 #endif
2742
2743         /*
2744          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2745          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2746          * even if a suitable page happened to be free.
2747          */
2748         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2749                 return false;
2750
2751         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2752         if (!order)
2753                 return true;
2754
2755         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2756         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2757                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2758                 int mt;
2759
2760                 if (!area->nr_free)
2761                         continue;
2762
2763                 if (alloc_harder)
2764                         return true;
2765
2766                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2767                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2768                                 return true;
2769                 }
2770
2771 #ifdef CONFIG_CMA
2772                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2773                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2774                         return true;
2775                 }
2776 #endif
2777         }
2778         return false;
2779 }
2780
2781 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2782                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2783 {
2784         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2785                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2786 }
2787
2788 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2789                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2790 {
2791         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2792         long cma_pages = 0;
2793
2794 #ifdef CONFIG_CMA
2795         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2796         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2797                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2798 #endif
2799
2800         /*
2801          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2802          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2803          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2804          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2805          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2806          */
2807         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2808                 return true;
2809
2810         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2811                                         free_pages);
2812 }
2813
2814 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2815                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2816 {
2817         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2818
2819         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2820                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2821
2822         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2823                                                                 free_pages);
2824 }
2825
2826 #ifdef CONFIG_NUMA
2827 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2828 {
2829         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2830                                 RECLAIM_DISTANCE;
2831 }
2832 #else   /* CONFIG_NUMA */
2833 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2834 {
2835         return true;
2836 }
2837 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2838
2839 /*
2840  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2841  * a page.
2842  */
2843 static struct page *
2844 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2845                                                 const struct alloc_context *ac)
2846 {
2847         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2848         struct zone *zone;
2849         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
2850
2851         /*
2852          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2853          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2854          */
2855         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2856                                                                 ac->nodemask) {
2857                 struct page *page;
2858                 unsigned long mark;
2859
2860                 if (cpusets_enabled() &&
2861                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2862                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2863                                 continue;
2864                 /*
2865                  * When allocating a page cache page for writing, we
2866                  * want to get it from a node that is within its dirty
2867                  * limit, such that no single node holds more than its
2868                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2869                  * The dirty limits take into account the node's
2870                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2871                  * should be able to balance it without having to
2872                  * write pages from its LRU list.
2873                  *
2874                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2875                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
2876                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2877                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2878                  * nodes are together not big enough to reach the
2879                  * global limit.  The proper fix for these situations
2880                  * will require awareness of nodes in the
2881                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2882                  */
2883                 if (ac->spread_dirty_pages) {
2884                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
2885                                 continue;
2886
2887                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
2888                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
2889                                 continue;
2890                         }
2891                 }
2892
2893                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2894                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2895                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2896                         int ret;
2897
2898                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2899                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2900                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2901                                 goto try_this_zone;
2902
2903                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
2904                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2905                                 continue;
2906
2907                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
2908                         switch (ret) {
2909                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
2910                                 /* did not scan */
2911                                 continue;
2912                         case NODE_RECLAIM_FULL:
2913                                 /* scanned but unreclaimable */
2914                                 continue;
2915                         default:
2916                                 /* did we reclaim enough */
2917                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2918                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2919                                         goto try_this_zone;
2920
2921                                 continue;
2922                         }
2923                 }
2924
2925 try_this_zone:
2926                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2927                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2928                 if (page) {
2929                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
2930
2931                         /*
2932                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2933                          * if the pageblock should be reserved for the future
2934                          */
2935                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2936                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2937
2938                         return page;
2939                 }
2940         }
2941
2942         return NULL;
2943 }
2944
2945 /*
2946  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2947  * meminfo in irq context.
2948  */
2949 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2950 {
2951         bool ret = false;
2952
2953 #if NODES_SHIFT > 8
2954         ret = in_interrupt();
2955 #endif
2956         return ret;
2957 }
2958
2959 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2960                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2961                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2962
2963 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2964 {
2965         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2966
2967         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2968             debug_guardpage_minorder() > 0)
2969                 return;
2970
2971         /*
2972          * This documents exceptions given to allocations in certain
2973          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2974          * of allowed nodes.
2975          */
2976         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2977                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2978                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2979                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2980         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2981                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2982
2983         if (fmt) {
2984                 struct va_format vaf;
2985                 va_list args;
2986
2987                 va_start(args, fmt);
2988
2989                 vaf.fmt = fmt;
2990                 vaf.va = &args;
2991
2992                 pr_warn("%pV", &vaf);
2993
2994                 va_end(args);
2995         }
2996
2997         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2998                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2999         dump_stack();
3000         if (!should_suppress_show_mem())
3001                 show_mem(filter);
3002 }
3003
3004 static inline struct page *
3005 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3006         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3007 {
3008         struct oom_control oc = {
3009                 .zonelist = ac->zonelist,
3010                 .nodemask = ac->nodemask,
3011                 .memcg = NULL,
3012                 .gfp_mask = gfp_mask,
3013                 .order = order,
3014         };
3015         struct page *page;
3016
3017         *did_some_progress = 0;
3018
3019         /*
3020          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3021          * making progress for us.
3022          */
3023         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3024                 *did_some_progress = 1;
3025                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3026                 return NULL;
3027         }
3028
3029         /*
3030          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3031          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3032          * we're still under heavy pressure.
3033          */
3034         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3035                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3036         if (page)
3037                 goto out;
3038
3039         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3040                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3041                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3042                         goto out;
3043                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3044                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3045                         goto out;
3046                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3047                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3048                         goto out;
3049                 if (pm_suspended_storage())
3050                         goto out;
3051                 /*
3052                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3053                  * other request to make a forward progress.
3054                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3055                  * do much for this context but let's try it to at least get
3056                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3057                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3058                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3059                  */
3060
3061                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3062                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3063                         goto out;
3064         }
3065         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3066         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3067                 *did_some_progress = 1;
3068
3069                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3070                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3071                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3072                         /*
3073                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3074                          * are depleted
3075                          */
3076                         if (!page)
3077                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3078                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3079                 }
3080         }
3081 out:
3082         mutex_unlock(&oom_lock);
3083         return page;
3084 }
3085
3086 /*
3087  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3088  * killer is consider as the only way to move forward.
3089  */
3090 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3091
3092 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3093 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3094 static struct page *
3095 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3096                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3097                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3098 {
3099         struct page *page;
3100
3101         if (!order)
3102                 return NULL;
3103
3104         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3105         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3106                                                                         prio);
3107         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3108
3109         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3110                 return NULL;
3111
3112         /*
3113          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3114          * count a compaction stall
3115          */
3116         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3117
3118         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3119
3120         if (page) {
3121                 struct zone *zone = page_zone(page);
3122
3123                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3124                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3125                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3126                 return page;
3127         }
3128
3129         /*
3130          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3131          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3132          */
3133         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3134
3135         cond_resched();
3136
3137         return NULL;
3138 }
3139
3140 static inline bool
3141 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3142                      enum compact_result compact_result,
3143                      enum compact_priority *compact_priority,
3144                      int compaction_retries)
3145 {
3146         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3147
3148         if (!order)
3149                 return false;
3150
3151         /*
3152          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3153          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3154          * failure could be caused by insufficient priority
3155          */
3156         if (compaction_failed(compact_result)) {
3157                 if (*compact_priority > MIN_COMPACT_PRIORITY) {
3158                         (*compact_priority)--;
3159                         return true;
3160                 }
3161                 return false;
3162         }
3163
3164         /*
3165          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3166          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3167          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3168          * compaction.
3169          */
3170         if (compaction_withdrawn(compact_result))
3171                 return compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3172
3173         /*
3174          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3175          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3176          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3177          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3178          * would need much more detailed feedback from compaction to
3179          * make a better decision.
3180          */
3181         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3182                 max_retries /= 4;
3183         if (compaction_retries <= max_retries)
3184                 return true;
3185
3186         return false;
3187 }
3188 #else
3189 static inline struct page *
3190 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3191                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3192                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3193 {
3194         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3195         return NULL;
3196 }
3197
3198 static inline bool
3199 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3200                      enum compact_result compact_result,
3201                      enum compact_priority *compact_priority,
3202                      int compaction_retries)
3203 {
3204         struct zone *zone;
3205         struct zoneref *z;
3206
3207         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3208                 return false;
3209
3210         /*
3211          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3212          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3213          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3214          * watermarks are OK.
3215          */
3216         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3217                                         ac->nodemask) {
3218                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3219                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3220                         return true;
3221         }
3222         return false;
3223 }
3224 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3225
3226 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3227 static int
3228 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3229                                         const struct alloc_context *ac)
3230 {
3231         struct reclaim_state reclaim_state;
3232         int progress;
3233
3234         cond_resched();
3235
3236         /* We now go into synchronous reclaim */
3237         cpuset_memory_pressure_bump();
3238         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3239         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3240         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3241         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3242
3243         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3244                                                                 ac->nodemask);
3245
3246         current->reclaim_state = NULL;
3247         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3248         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3249
3250         cond_resched();
3251
3252         return progress;
3253 }
3254
3255 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3256 static inline struct page *
3257 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3258                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3259                 unsigned long *did_some_progress)
3260 {
3261         struct page *page = NULL;
3262         bool drained = false;
3263
3264         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3265         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3266                 return NULL;
3267
3268 retry:
3269         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3270
3271         /*
3272          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3273          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3274          * Shrink them them and try again
3275          */
3276         if (!page && !drained) {
3277                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3278                 drain_all_pages(NULL);
3279                 drained = true;
3280                 goto retry;
3281         }
3282
3283         return page;
3284 }
3285
3286 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3287 {
3288         struct zoneref *z;
3289         struct zone *zone;
3290         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3291
3292         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3293                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3294                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3295                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3296                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3297         }
3298 }
3299
3300 static inline unsigned int
3301 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3302 {
3303         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3304
3305         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3306         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3307
3308         /*
3309          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3310          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3311          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3312          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3313          */
3314         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3315
3316         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3317                 /*
3318                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3319                  * if it can't schedule.
3320                  */
3321                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3322                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3323                 /*
3324                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3325                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3326                  */
3327                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3328         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3329                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3330
3331 #ifdef CONFIG_CMA
3332         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3333                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3334 #endif
3335         return alloc_flags;
3336 }
3337
3338 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3339 {
3340         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3341                 return false;
3342
3343         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3344                 return true;
3345         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3346                 return true;
3347         if (!in_interrupt() &&
3348                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3349                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3350                 return true;
3351
3352         return false;
3353 }
3354
3355 /*
3356  * Maximum number of reclaim retries without any progress before OOM killer
3357  * is consider as the only way to move forward.
3358  */
3359 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
3360
3361 /*
3362  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3363  * for the given allocation request.
3364  * The reclaim feedback represented by did_some_progress (any progress during
3365  * the last reclaim round) and no_progress_loops (number of reclaim rounds without
3366  * any progress in a row) is considered as well as the reclaimable pages on the
3367  * applicable zone list (with a backoff mechanism which is a function of
3368  * no_progress_loops).
3369  *
3370  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3371  */
3372 static inline bool
3373 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3374                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3375                      bool did_some_progress, int no_progress_loops)
3376 {
3377         struct zone *zone;
3378         struct zoneref *z;
3379
3380         /*
3381          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3382          * several times in the row.
3383          */
3384         if (no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES)
3385                 return false;
3386
3387         /*
3388          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3389          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3390          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3391          * screwed and have to go OOM.
3392          */
3393         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3394                                         ac->nodemask) {
3395                 unsigned long available;
3396                 unsigned long reclaimable;
3397
3398                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3399                 available -= DIV_ROUND_UP(no_progress_loops * available,
3400                                           MAX_RECLAIM_RETRIES);
3401                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3402
3403                 /*
3404                  * Would the allocation succeed if we reclaimed the whole
3405                  * available?
3406                  */
3407                 if (__zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark_pages(zone),
3408                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available)) {
3409                         /*
3410                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3411                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3412                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3413                          * prevent from pre mature OOM
3414                          */
3415                         if (!did_some_progress) {
3416                                 unsigned long write_pending;
3417
3418                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3419                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3420
3421                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3422                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3423                                         return true;
3424                                 }
3425                         }
3426
3427                         /*
3428                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3429                          * context and the current implementation of the WQ
3430                          * concurrency control doesn't recognize that
3431                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3432                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3433                          * do a short sleep here rather than calling
3434                          * cond_resched().
3435                          */
3436                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3437                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3438                         else
3439                                 cond_resched();
3440
3441                         return true;
3442                 }
3443         }
3444
3445         return false;
3446 }
3447
3448 static inline struct page *
3449 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3450                                                 struct alloc_context *ac)
3451 {
3452         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3453         struct page *page = NULL;
3454         unsigned int alloc_flags;
3455         unsigned long did_some_progress;
3456         enum compact_priority compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3457         enum compact_result compact_result;
3458         int compaction_retries = 0;
3459         int no_progress_loops = 0;
3460
3461         /*
3462          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3463          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3464          * be using allocators in order of preference for an area that is
3465          * too large.
3466          */
3467         if (order >= MAX_ORDER) {
3468                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3469                 return NULL;
3470         }
3471
3472         /*
3473          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3474          * callers that are not in atomic context.
3475          */
3476         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3477                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3478                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3479
3480         /*
3481          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3482          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3483          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3484          */
3485         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3486
3487         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3488                 wake_all_kswapds(order, ac);
3489
3490         /*
3491          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3492          * that first
3493          */
3494         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3495         if (page)
3496                 goto got_pg;
3497
3498         /*
3499          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3500          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. Don't try
3501          * that for allocations that are allowed to ignore watermarks, as the
3502          * ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3503          */
3504         if (can_direct_reclaim && order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3505                 !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3506                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3507                                                 alloc_flags, ac,
3508                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3509                                                 &compact_result);
3510                 if (page)
3511                         goto got_pg;
3512
3513                 /*
3514                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3515                  * includes THP page fault allocations
3516                  */
3517                 if (gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
3518                         /*
3519                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3520                          * it is because sync compaction recently failed. If
3521                          * this is the case and the caller requested a THP
3522                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3523                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3524                          * direct reclaim.
3525                          */
3526                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3527                                 goto nopage;
3528
3529                         /*
3530                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3531                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3532                          * using async compaction.
3533                          */
3534                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3535                 }
3536         }
3537
3538 retry:
3539         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3540         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3541                 wake_all_kswapds(order, ac);
3542
3543         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3544                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3545
3546         /*
3547          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3548          * These allocations are high priority and system rather than user
3549          * orientated.
3550          */
3551         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3552                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3553                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3554                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3555         }
3556
3557         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3558         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3559         if (page)
3560                 goto got_pg;
3561
3562         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3563         if (!can_direct_reclaim) {
3564                 /*
3565                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3566                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3567                  * to fail.
3568                  */
3569                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3570                 goto nopage;
3571         }
3572
3573         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3574         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3575                 /*
3576                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3577                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3578                  * for somebody to do a work for us.
3579                  */
3580                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3581                         cond_resched();
3582                         goto retry;
3583                 }
3584                 goto nopage;
3585         }
3586
3587         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3588         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3589                 goto nopage;
3590
3591
3592         /* Try direct reclaim and then allocating */
3593         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3594                                                         &did_some_progress);
3595         if (page)
3596                 goto got_pg;
3597
3598         /* Try direct compaction and then allocating */
3599         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3600                                         compact_priority, &compact_result);
3601         if (page)
3602                 goto got_pg;
3603
3604         if (order && compaction_made_progress(compact_result))
3605                 compaction_retries++;
3606
3607         /* Do not loop if specifically requested */
3608         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3609                 goto nopage;
3610
3611         /*
3612          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3613          * __GFP_REPEAT
3614          */
3615         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3616                 goto nopage;
3617
3618         /*
3619          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3620          * their order will become available due to high fragmentation so
3621          * always increment the no progress counter for them
3622          */
3623         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3624                 no_progress_loops = 0;
3625         else
3626                 no_progress_loops++;
3627
3628         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3629                                  did_some_progress > 0, no_progress_loops))
3630                 goto retry;
3631
3632         /*
3633          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3634          * reclaim is not able to make any progress because the current
3635          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3636          * of free memory (see __compaction_suitable)
3637          */
3638         if (did_some_progress > 0 &&
3639                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3640                                 compact_result, &compact_priority,
3641                                 compaction_retries))
3642                 goto retry;
3643
3644         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3645         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3646         if (page)
3647                 goto got_pg;
3648
3649         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3650         if (did_some_progress) {
3651                 no_progress_loops = 0;
3652                 goto retry;
3653         }
3654
3655 nopage:
3656         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3657 got_pg:
3658         return page;
3659 }
3660
3661 /*
3662  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3663  */
3664 struct page *
3665 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3666                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3667 {
3668         struct page *page;
3669         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3670         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3671         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3672         struct alloc_context ac = {
3673                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3674                 .zonelist = zonelist,
3675                 .nodemask = nodemask,
3676                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3677         };
3678
3679         if (cpusets_enabled()) {
3680                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3681                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3682                 if (!ac.nodemask)
3683                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3684         }
3685
3686         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3687
3688         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3689
3690         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3691
3692         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3693                 return NULL;
3694
3695         /*
3696          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3697          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3698          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3699          */
3700         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3701                 return NULL;
3702
3703         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3704                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3705
3706 retry_cpuset:
3707         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3708
3709         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3710         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3711
3712         /*
3713          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3714          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3715          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3716          */
3717         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3718                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3719         if (!ac.preferred_zoneref) {
3720                 page = NULL;
3721                 goto no_zone;
3722         }
3723
3724         /* First allocation attempt */
3725         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3726         if (likely(page))
3727                 goto out;
3728
3729         /*
3730          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3731          * because I/O on the device might not complete.
3732          */
3733         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3734         ac.spread_dirty_pages = false;
3735
3736         /*
3737          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3738          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3739          */
3740         if (cpusets_enabled())
3741                 ac.nodemask = nodemask;
3742         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3743
3744 no_zone:
3745         /*
3746          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3747          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3748          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3749          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3750          */
3751         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))) {
3752                 alloc_mask = gfp_mask;
3753                 goto retry_cpuset;
3754         }
3755
3756 out:
3757         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3758             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3759                 __free_pages(page, order);
3760                 page = NULL;
3761         }
3762
3763         if (kmemcheck_enabled && page)
3764                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3765
3766         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3767
3768         return page;
3769 }
3770 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3771
3772 /*
3773  * Common helper functions.
3774  */
3775 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3776 {
3777         struct page *page;
3778
3779         /*
3780          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3781          * a highmem page
3782          */
3783         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3784
3785         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3786         if (!page)
3787                 return 0;
3788         return (unsigned long) page_address(page);
3789 }
3790 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3791
3792 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3793 {
3794         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3795 }
3796 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3797
3798 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3799 {
3800         if (put_page_testzero(page)) {
3801                 if (order == 0)
3802                         free_hot_cold_page(page, false);
3803                 else
3804                         __free_pages_ok(page, order);
3805         }
3806 }
3807
3808 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3809
3810 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3811 {
3812         if (addr != 0) {
3813                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3814                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3815         }
3816 }
3817
3818 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3819
3820 /*
3821  * Page Fragment:
3822  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3823  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3824  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3825  *
3826  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3827  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3828  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3829  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3830  */
3831 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3832                                        gfp_t gfp_mask)
3833 {
3834         struct page *page = NULL;
3835         gfp_t gfp = gfp_mask;
3836
3837 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3838         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3839                     __GFP_NOMEMALLOC;
3840         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3841                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3842         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3843 #endif
3844         if (unlikely(!page))
3845                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3846
3847         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3848
3849         return page;
3850 }
3851
3852 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3853                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3854 {
3855         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3856         struct page *page;
3857         int offset;
3858
3859         if (unlikely(!nc->va)) {
3860 refill:
3861                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3862                 if (!page)
3863                         return NULL;
3864
3865 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3866                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3867                 size = nc->size;
3868 #endif
3869                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3870                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3871                  */
3872                 page_ref_add(page, size - 1);
3873
3874                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3875                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3876                 nc->pagecnt_bias = size;
3877                 nc->offset = size;
3878         }
3879
3880         offset = nc->offset - fragsz;
3881         if (unlikely(offset < 0)) {
3882                 page = virt_to_page(nc->va);
3883
3884                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3885                         goto refill;
3886
3887 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3888                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3889                 size = nc->size;
3890 #endif
3891                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3892                 set_page_count(page, size);
3893
3894                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3895                 nc->pagecnt_bias = size;
3896                 offset = size - fragsz;
3897         }
3898
3899         nc->pagecnt_bias--;
3900         nc->offset = offset;
3901
3902         return nc->va + offset;
3903 }
3904 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3905
3906 /*
3907  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3908  */
3909 void __free_page_frag(void *addr)
3910 {
3911         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3912
3913         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3914                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3915 }
3916 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3917
3918 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3919                 size_t size)
3920 {
3921         if (addr) {
3922                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3923                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3924
3925                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3926                 while (used < alloc_end) {
3927                         free_page(used);
3928                         used += PAGE_SIZE;
3929                 }
3930         }
3931         return (void *)addr;
3932 }
3933
3934 /**
3935  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3936  * @size: the number of bytes to allocate
3937  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3938  *
3939  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3940  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3941  * allocate memory in power-of-two pages.
3942  *
3943  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3944  *
3945  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3946  */
3947 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3948 {
3949         unsigned int order = get_order(size);
3950         unsigned long addr;
3951
3952         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3953         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3954 }
3955 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3956
3957 /**
3958  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3959  *                         pages on a node.
3960  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3961  * @size: the number of bytes to allocate
3962  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3963  *
3964  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3965  * back.
3966  */
3967 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3968 {
3969         unsigned int order = get_order(size);
3970         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3971         if (!p)
3972                 return NULL;
3973         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3974 }
3975
3976 /**
3977  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3978  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3979  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3980  *
3981  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3982  */
3983 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3984 {
3985         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3986         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3987
3988         while (addr < end) {
3989                 free_page(addr);
3990                 addr += PAGE_SIZE;
3991         }
3992 }
3993 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3994
3995 /**
3996  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3997  * @offset: The zone index of the highest zone
3998  *
3999  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4000  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4001  * zone, the number of pages is calculated as:
4002  *     managed_pages - high_pages
4003  */
4004 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4005 {
4006         struct zoneref *z;
4007         struct zone *zone;
4008
4009         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4010         unsigned long sum = 0;
4011
4012         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4013
4014         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4015                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4016                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4017                 if (size > high)
4018                         sum += size - high;
4019         }
4020
4021         return sum;
4022 }
4023
4024 /**
4025  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4026  *
4027  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4028  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4029  */
4030 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4031 {
4032         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4033 }
4034 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4035
4036 /**
4037  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4038  *
4039  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4040  * high watermark within all zones.
4041  */
4042 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4043 {
4044         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4045 }
4046
4047 static inline void show_node(struct zone *zone)
4048 {
4049         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4050                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4051 }
4052
4053 long si_mem_available(void)
4054 {
4055         long available;
4056         unsigned long pagecache;
4057         unsigned long wmark_low = 0;
4058         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4059         struct zone *zone;
4060         int lru;
4061
4062         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4063                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4064
4065         for_each_zone(zone)
4066                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4067
4068         /*
4069          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4070          * without causing swapping.
4071          */
4072         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4073
4074         /*
4075          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4076          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4077          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4078          */
4079         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4080         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4081         available += pagecache;
4082
4083         /*
4084          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4085          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4086          */
4087         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4088                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4089
4090         if (available < 0)
4091                 available = 0;
4092         return available;
4093 }
4094 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4095
4096 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4097 {
4098         val->totalram = totalram_pages;
4099         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4100         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4101         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4102         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4103         val->freehigh = nr_free_highpages();
4104         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4105 }
4106
4107 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4108
4109 #ifdef CONFIG_NUMA
4110 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4111 {
4112         int zone_type;          /* needs to be signed */
4113         unsigned long managed_pages = 0;
4114         unsigned long managed_highpages = 0;
4115         unsigned long free_highpages = 0;
4116         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4117
4118         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4119                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4120         val->totalram = managed_pages;
4121         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4122         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4123 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4124         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4125                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4126
4127                 if (is_highmem(zone)) {
4128                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4129                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4130                 }
4131         }
4132         val->totalhigh = managed_highpages;
4133         val->freehigh = free_highpages;
4134 #else
4135         val->totalhigh = managed_highpages;
4136         val->freehigh = free_highpages;
4137 #endif
4138         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4139 }
4140 #endif
4141
4142 /*
4143  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4144  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4145  */
4146 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4147 {
4148         bool ret = false;
4149         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4150
4151         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4152                 goto out;
4153
4154         do {
4155                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4156                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4157         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4158 out:
4159         return ret;
4160 }
4161
4162 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4163
4164 static void show_migration_types(unsigned char type)
4165 {
4166         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4167                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4168                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4169                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4170                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4171 #ifdef CONFIG_CMA
4172                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4173 #endif
4174 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4175                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4176 #endif
4177         };
4178         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4179         char *p = tmp;
4180         int i;
4181
4182         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4183                 if (type & (1 << i))
4184                         *p++ = types[i];
4185         }
4186
4187         *p = '\0';
4188         printk("(%s) ", tmp);
4189 }
4190
4191 /*
4192  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4193  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4194  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4195  *
4196  * Bits in @filter:
4197  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4198  *   cpuset.
4199  */
4200 void show_free_areas(unsigned int filter)
4201 {
4202         unsigned long free_pcp = 0;
4203         int cpu;
4204         struct zone *zone;
4205         pg_data_t *pgdat;
4206
4207         for_each_populated_zone(zone) {
4208                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4209                         continue;
4210
4211                 for_each_online_cpu(cpu)
4212                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4213         }
4214
4215         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4216                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4217                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4218                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4219                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4220                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4221                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4222                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4223                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4224                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4225                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4226                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4227                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4228                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4229                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4230                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4231                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4232                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4233                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4234                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4235                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4236                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4237                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4238                 free_pcp,
4239                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4240
4241         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4242                 printk("Node %d"
4243                         " active_anon:%lukB"
4244                         " inactive_anon:%lukB"
4245                         " active_file:%lukB"
4246                         " inactive_file:%lukB"
4247                         " unevictable:%lukB"
4248                         " isolated(anon):%lukB"
4249                         " isolated(file):%lukB"
4250                         " mapped:%lukB"
4251                         " dirty:%lukB"
4252                         " writeback:%lukB"
4253                         " shmem:%lukB"
4254 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4255                         " shmem_thp: %lukB"
4256                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4257                         " anon_thp: %lukB"
4258 #endif
4259                         " writeback_tmp:%lukB"
4260                         " unstable:%lukB"
4261                         " pages_scanned:%lu"
4262                         " all_unreclaimable? %s"
4263                         "\n",
4264                         pgdat->node_id,
4265                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4266                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4267                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4268                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4269                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4270                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4271                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4272                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4273                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4274                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4275 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4276                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4277                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4278                                         * HPAGE_PMD_NR),
4279                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4280 #endif
4281                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4282                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4283                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4284                         node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED),
4285                         !pgdat_reclaimable(pgdat) ? "yes" : "no");
4286         }
4287
4288         for_each_populated_zone(zone) {
4289                 int i;
4290
4291                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4292                         continue;
4293
4294                 free_pcp = 0;
4295                 for_each_online_cpu(cpu)
4296                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4297
4298                 show_node(zone);
4299                 printk("%s"
4300                         " free:%lukB"
4301                         " min:%lukB"
4302                         " low:%lukB"
4303                         " high:%lukB"
4304                         " active_anon:%lukB"
4305                         " inactive_anon:%lukB"
4306                         " active_file:%lukB"
4307                         " inactive_file:%lukB"
4308                         " unevictable:%lukB"
4309                         " writepending:%lukB"
4310                         " present:%lukB"
4311                         " managed:%lukB"
4312                         " mlocked:%lukB"
4313                         " slab_reclaimable:%lukB"
4314                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4315                         " kernel_stack:%lukB"
4316                         " pagetables:%lukB"
4317                         " bounce:%lukB"
4318                         " free_pcp:%lukB"
4319                         " local_pcp:%ukB"
4320                         " free_cma:%lukB"
4321                         "\n",
4322                         zone->name,
4323                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4324                         K(min_wmark_pages(zone)),
4325                         K(low_wmark_pages(zone)),
4326                         K(high_wmark_pages(zone)),
4327                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4328                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4329                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4330                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4331                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4332                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4333                         K(zone->present_pages),
4334                         K(zone->managed_pages),
4335                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4336                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4337                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4338                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4339                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4340                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4341                         K(free_pcp),
4342                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4343                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4344                 printk("lowmem_reserve[]:");
4345                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4346                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4347                 printk("\n");
4348         }
4349
4350         for_each_populated_zone(zone) {
4351                 unsigned int order;
4352                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4353                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4354
4355                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4356                         continue;
4357                 show_node(zone);
4358                 printk("%s: ", zone->name);
4359
4360                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4361                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4362                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4363                         int type;
4364
4365                         nr[order] = area->nr_free;
4366                         total += nr[order] << order;
4367
4368                         types[order] = 0;
4369                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4370                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4371                                         types[order] |= 1 << type;
4372                         }
4373                 }
4374                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4375                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4376                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4377                         if (nr[order])
4378                                 show_migration_types(types[order]);
4379                 }
4380                 printk("= %lukB\n", K(total));
4381         }
4382
4383         hugetlb_show_meminfo();
4384
4385         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4386
4387         show_swap_cache_info();
4388 }
4389
4390 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4391 {
4392         zoneref->zone = zone;
4393         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4394 }
4395
4396 /*
4397  * Builds allocation fallback zone lists.
4398  *
4399  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4400  */
4401 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4402                                 int nr_zones)
4403 {
4404         struct zone *zone;
4405         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4406
4407         do {
4408                 zone_type--;
4409                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4410                 if (populated_zone(zone)) {
4411                         zoneref_set_zone(zone,
4412                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4413                         check_highest_zone(zone_type);
4414                 }
4415         } while (zone_type);
4416
4417         return nr_zones;
4418 }
4419
4420
4421 /*
4422  *  zonelist_order:
4423  *  0 = automatic detection of better ordering.
4424  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4425  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4426  *
4427  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4428  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4429  */
4430 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4431 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4432 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4433
4434 /* zonelist order in the kernel.
4435  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4436  */
4437 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4438 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4439
4440
4441 #ifdef CONFIG_NUMA
4442 /* The value user specified ....changed by config */
4443 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4444 /* string for sysctl */
4445 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4446 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4447
4448 /*
4449  * interface for configure zonelist ordering.
4450  * command line option "numa_zonelist_order"
4451  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4452  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4453  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4454  */
4455
4456 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4457 {
4458         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4459                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4460         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4461                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4462         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4463                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4464         } else {
4465                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4466                 return -EINVAL;
4467         }
4468         return 0;
4469 }
4470
4471 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4472 {
4473         int ret;
4474
4475         if (!s)
4476                 return 0;
4477
4478         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4479         if (ret == 0)
4480                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4481
4482         return ret;
4483 }
4484 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4485
4486 /*
4487  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4488  */
4489 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4490                 void __user *buffer, size_t *length,
4491                 loff_t *ppos)
4492 {
4493         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4494         int ret;
4495         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4496
4497         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4498         if (write) {
4499                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4500                         ret = -EINVAL;
4501                         goto out;
4502                 }
4503                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4504         }
4505         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4506         if (ret)
4507                 goto out;
4508         if (write) {
4509                 int oldval = user_zonelist_order;
4510
4511                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4512                 if (ret) {
4513                         /*
4514                          * bogus value.  restore saved string
4515                          */
4516                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4517                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4518                         user_zonelist_order = oldval;
4519                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4520                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4521                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4522                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4523                 }
4524         }
4525 out:
4526         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4527         return ret;
4528 }
4529
4530
4531 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4532 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4533
4534 /**
4535  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4536  * @node: node whose fallback list we're appending
4537  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4538  *
4539  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4540  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4541  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4542  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4543  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4544  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4545  * on them otherwise.
4546  * It returns -1 if no node is found.
4547  */
4548 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4549 {
4550         int n, val;
4551         int min_val = INT_MAX;
4552         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4553         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4554
4555         /* Use the local node if we haven't already */
4556         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4557                 node_set(node, *used_node_mask);
4558                 return node;
4559         }
4560
4561         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4562
4563                 /* Don't want a node to appear more than once */
4564                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4565                         continue;
4566
4567                 /* Use the distance array to find the distance */
4568                 val = node_distance(node, n);
4569
4570                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4571                 val += (n < node);
4572
4573                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4574                 tmp = cpumask_of_node(n);
4575                 if (!cpumask_empty(tmp))
4576                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4577
4578                 /* Slight preference for less loaded node */
4579                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4580                 val += node_load[n];
4581
4582                 if (val < min_val) {
4583                         min_val = val;
4584                         best_node = n;
4585                 }
4586         }
4587
4588         if (best_node >= 0)
4589                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4590
4591         return best_node;
4592 }
4593
4594
4595 /*
4596  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4597  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4598  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4599  */
4600 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4601 {
4602         int j;
4603         struct zonelist *zonelist;
4604
4605         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4606         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4607                 ;
4608         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4609         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4610         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4611 }
4612
4613 /*
4614  * Build gfp_thisnode zonelists
4615  */
4616 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4617 {
4618         int j;
4619         struct zonelist *zonelist;
4620
4621         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4622         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4623         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4624         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4625 }
4626
4627 /*
4628  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4629  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4630  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4631  * may still exist in local DMA zone.
4632  */
4633 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4634
4635 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4636 {
4637         int pos, j, node;
4638         int zone_type;          /* needs to be signed */
4639         struct zone *z;
4640         struct zonelist *zonelist;
4641
4642         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4643         pos = 0;
4644         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4645                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4646                         node = node_order[j];
4647                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4648                         if (populated_zone(z)) {
4649                                 zoneref_set_zone(z,
4650                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4651                                 check_highest_zone(zone_type);
4652                         }
4653                 }
4654         }
4655         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4656         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4657 }
4658
4659 #if defined(CONFIG_64BIT)
4660 /*
4661  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4662  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4663  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4664  */
4665 static int default_zonelist_order(void)
4666 {
4667         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4668 }
4669 #else
4670 /*
4671  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4672  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4673  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4674  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4675  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4676  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4677  */
4678 static int default_zonelist_order(void)
4679 {
4680         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4681 }
4682 #endif /* CONFIG_64BIT */
4683
4684 static void set_zonelist_order(void)
4685 {
4686         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4687                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4688         else
4689                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4690 }
4691
4692 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4693 {
4694         int i, node, load;
4695         nodemask_t used_mask;
4696         int local_node, prev_node;
4697         struct zonelist *zonelist;
4698         unsigned int order = current_zonelist_order;
4699
4700         /* initialize zonelists */
4701         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4702                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4703                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4704                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4705         }
4706
4707         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4708         local_node = pgdat->node_id;
4709         load = nr_online_nodes;
4710         prev_node = local_node;
4711         nodes_clear(used_mask);
4712
4713         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4714         i = 0;
4715
4716         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4717                 /*
4718                  * We don't want to pressure a particular node.
4719                  * So adding penalty to the first node in same
4720                  * distance group to make it round-robin.
4721                  */
4722                 if (node_distance(local_node, node) !=
4723                     node_distance(local_node, prev_node))
4724                         node_load[node] = load;
4725
4726                 prev_node = node;
4727                 load--;
4728                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4729                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4730                 else
4731                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4732         }
4733
4734         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4735                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4736                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4737         }
4738
4739         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4740 }
4741
4742 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4743 /*
4744  * Return node id of node used for "local" allocations.
4745  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4746  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4747  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4748  */
4749 int local_memory_node(int node)
4750 {
4751         struct zoneref *z;
4752
4753         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4754                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4755                                    NULL);
4756         return z->zone->node;
4757 }
4758 #endif
4759
4760 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4761 static void setup_min_slab_ratio(void);
4762 #else   /* CONFIG_NUMA */
4763
4764 static void set_zonelist_order(void)
4765 {
4766         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4767 }
4768
4769 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4770 {
4771         int node, local_node;
4772         enum zone_type j;
4773         struct zonelist *zonelist;
4774
4775         local_node = pgdat->node_id;
4776
4777         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4778         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4779
4780         /*
4781          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4782          * of all the other nodes.
4783          * We don't want to pressure a particular node, so when
4784          * building the zones for node N, we make sure that the
4785          * zones coming right after the local ones are those from
4786          * node N+1 (modulo N)
4787          */
4788         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4789                 if (!node_online(node))
4790                         continue;
4791                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4792         }
4793         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4794                 if (!node_online(node))
4795                         continue;
4796                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4797         }
4798
4799         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4800         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4801 }
4802
4803 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4804
4805 /*
4806  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4807  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4808  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4809  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4810  * with interrupts disabled.
4811  *
4812  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4813  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4814  * hotplugged processors.
4815  *
4816  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4817  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4818  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4819  */
4820 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4821 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4822 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4823
4824 /*
4825  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4826  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4827  */
4828 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4829
4830 /* return values int ....just for stop_machine() */
4831 static int __build_all_zonelists(void *data)
4832 {
4833         int nid;
4834         int cpu;
4835         pg_data_t *self = data;
4836
4837 #ifdef CONFIG_NUMA
4838         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4839 #endif
4840
4841         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4842                 build_zonelists(self);
4843         }
4844
4845         for_each_online_node(nid) {
4846                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4847
4848                 build_zonelists(pgdat);
4849         }
4850
4851         /*
4852          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4853          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4854          * each zone will be allocated later when the per cpu
4855          * allocator is available.
4856          *
4857          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4858          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4859          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4860          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4861          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4862          * (a chicken-egg dilemma).
4863          */
4864         for_each_possible_cpu(cpu) {
4865                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4866
4867 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4868                 /*
4869                  * We now know the "local memory node" for each node--
4870                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4871                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4872                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4873                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4874                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4875                  */
4876                 if (cpu_online(cpu))
4877                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4878 #endif
4879         }
4880
4881         return 0;
4882 }
4883
4884 static noinline void __init
4885 build_all_zonelists_init(void)
4886 {
4887         __build_all_zonelists(NULL);
4888         mminit_verify_zonelist();
4889         cpuset_init_current_mems_allowed();
4890 }
4891
4892 /*
4893  * Called with zonelists_mutex held always
4894  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4895  *
4896  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4897  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4898  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4899  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4900  */
4901 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4902 {
4903         set_zonelist_order();
4904
4905         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4906                 build_all_zonelists_init();
4907         } else {
4908 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4909                 if (zone)
4910                         setup_zone_pageset(zone);
4911 #endif
4912                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4913                    of zonelist */
4914                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4915                 /* cpuset refresh routine should be here */
4916         }
4917         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4918         /*
4919          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4920          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4921          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4922          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4923          * disabled and enable it later
4924          */
4925         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4926                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4927         else
4928                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4929
4930         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
4931                 nr_online_nodes,
4932                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4933                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4934                 vm_total_pages);
4935 #ifdef CONFIG_NUMA
4936         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4937 #endif
4938 }
4939
4940 /*
4941  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4942  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4943  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4944  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4945  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4946  * conservative, even though it seems large.
4947  *
4948  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4949  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4950  */
4951 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4952
4953 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4954 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4955 {
4956         unsigned long size = 1;
4957
4958         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4959
4960         while (size < pages)
4961                 size <<= 1;
4962
4963         /*
4964          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4965          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4966          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4967          */
4968         size = min(size, 4096UL);
4969
4970         return max(size, 4UL);
4971 }
4972 #else
4973 /*
4974  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4975  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4976  *
4977  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4978  *
4979  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4980  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4981  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4982  *
4983  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4984  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4985  *
4986  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4987  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4988  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4989  */
4990 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4991 {
4992         return 4096UL;
4993 }
4994 #endif
4995
4996 /*
4997  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4998  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4999  * hash function before the remainder is taken.
5000  */
5001 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
5002 {
5003         return ffz(~size);
5004 }
5005
5006 /*
5007  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5008  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5009  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5010  */
5011 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5012                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5013 {
5014         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5015         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5016         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5017         unsigned long pfn;
5018         unsigned long nr_initialised = 0;
5019 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5020         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5021 #endif
5022
5023         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5024                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5025
5026         /*
5027          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5028          * memory
5029          */
5030         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5031                 start_pfn += altmap->reserve;
5032
5033         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5034                 /*
5035                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5036                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5037                  */
5038                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5039                         goto not_early;
5040
5041                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5042                         continue;
5043                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5044                         continue;
5045                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5046                         break;
5047
5048 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5049                 /*
5050                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
5051                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
5052                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
5053                  */
5054                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
5055                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5056                                 continue;
5057
5058                 /*
5059                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5060                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5061                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5062                  */
5063                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5064                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5065                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5066                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5067                                                 break;
5068                                 r = tmp;
5069                         }
5070                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5071                             memblock_is_mirror(r)) {
5072                                 /* already initialized as NORMAL */
5073                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5074                                 continue;
5075                         }
5076                 }
5077 #endif
5078
5079 not_early:
5080                 /*
5081                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5082                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5083                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5084                  * the address space during boot when many long-lived
5085                  * kernel allocations are made.
5086                  *
5087                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5088                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5089                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5090                  * pfn out of zone.
5091                  */
5092                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5093                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5094
5095                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5096                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5097                 } else {
5098                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5099                 }
5100         }
5101 }
5102
5103 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5104 {
5105         unsigned int order, t;
5106         for_each_migratetype_order(order, t) {
5107                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5108                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5109         }
5110 }
5111
5112 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5113 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5114         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5115 #endif
5116
5117 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5118 {
5119 #ifdef CONFIG_MMU
5120         int batch;
5121
5122         /*
5123          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5124          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5125          *
5126          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5127          */
5128         batch = zone->managed_pages / 1024;
5129         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5130                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5131         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5132         if (batch < 1)
5133                 batch = 1;
5134
5135         /*
5136          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5137          * of 2 value was found to be more likely to have
5138          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5139          *
5140          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5141          * batches of pages, one task can end up with a lot
5142          * of pages of one half of the possible page colors
5143          * and the other with pages of the other colors.
5144          */
5145         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5146
5147         return batch;
5148
5149 #else
5150         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5151          * conditions.
5152          *
5153          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5154          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5155          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5156          *
5157          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5158          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5159          * can be a significant delay between the individual batches being
5160          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5161          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5162          */
5163         return 0;
5164 #endif
5165 }
5166
5167 /*
5168  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5169  * ->batch must never be higher then ->high.
5170  * The following function updates them in a safe manner without read side
5171  * locking.
5172  *
5173  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5174  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5175  *
5176  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5177  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5178  * exist).
5179  */
5180 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5181                 unsigned long batch)
5182 {
5183        /* start with a fail safe value for batch */
5184         pcp->batch = 1;
5185         smp_wmb();
5186
5187        /* Update high, then batch, in order */
5188         pcp->high = high;
5189         smp_wmb();
5190
5191         pcp->batch = batch;
5192 }
5193
5194 /* a companion to pageset_set_high() */
5195 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5196 {
5197         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5198 }
5199
5200 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5201 {
5202         struct per_cpu_pages *pcp;
5203         int migratetype;
5204
5205         memset(p, 0, sizeof(*p));
5206
5207         pcp = &p->pcp;
5208         pcp->count = 0;
5209         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5210                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5211 }
5212
5213 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5214 {
5215         pageset_init(p);
5216         pageset_set_batch(p, batch);
5217 }
5218
5219 /*
5220  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5221  * to the value high for the pageset p.
5222  */
5223 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5224                                 unsigned long high)
5225 {
5226         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5227         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5228                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5229
5230         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5231 }
5232
5233 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5234                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5235 {
5236         if (percpu_pagelist_fraction)
5237                 pageset_set_high(pcp,
5238                         (zone->managed_pages /
5239                                 percpu_pagelist_fraction));
5240         else
5241                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5242 }
5243
5244 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5245 {
5246         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5247
5248         pageset_init(pcp);
5249         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5250 }
5251
5252 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5253 {
5254         int cpu;
5255         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5256         for_each_possible_cpu(cpu)
5257                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5258 }
5259
5260 /*
5261  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5262  * Before this call only boot pagesets were available.
5263  */
5264 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5265 {
5266         struct pglist_data *pgdat;
5267         struct zone *zone;
5268
5269         for_each_populated_zone(zone)
5270                 setup_zone_pageset(zone);
5271
5272         for_each_online_pgdat(pgdat)
5273                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5274                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5275 }
5276
5277 static noinline __ref
5278 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
5279 {
5280         int i;
5281         size_t alloc_size;
5282
5283         /*
5284          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
5285          * per zone.
5286          */
5287         zone->wait_table_hash_nr_entries =
5288                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
5289         zone->wait_table_bits =
5290                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
5291         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
5292                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
5293
5294         if (!slab_is_available()) {
5295                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
5296                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
5297                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
5298         } else {
5299                 /*
5300                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
5301                  * via memory hot-add.
5302                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
5303                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
5304                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
5305                  * node itself as well.
5306                  * To use this new node's memory, further consideration will be
5307                  * necessary.
5308                  */
5309                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
5310         }
5311         if (!zone->wait_table)
5312                 return -ENOMEM;
5313
5314         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
5315                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
5316
5317         return 0;
5318 }
5319
5320 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5321 {
5322         /*
5323          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5324          * relies on the ability of the linker to provide the
5325          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5326          */
5327         zone->pageset = &boot_pageset;
5328
5329         if (populated_zone(zone))
5330                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5331                         zone->name, zone->present_pages,
5332                                          zone_batchsize(zone));
5333 }
5334
5335 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5336                                         unsigned long zone_start_pfn,
5337                                         unsigned long size)
5338 {
5339         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5340         int ret;
5341         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
5342         if (ret)
5343                 return ret;
5344         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5345
5346         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5347
5348         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5349                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5350                         pgdat->node_id,
5351                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5352                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5353
5354         zone_init_free_lists(zone);
5355
5356         return 0;
5357 }
5358
5359 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5360 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5361
5362 /*
5363  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5364  */
5365 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5366                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5367 {
5368         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5369         int nid;
5370
5371         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5372                 return state->last_nid;
5373
5374         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5375         if (nid != -1) {
5376                 state->last_start = start_pfn;
5377                 state->last_end = end_pfn;
5378                 state->last_nid = nid;
5379         }
5380
5381         return nid;
5382 }
5383 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5384
5385 /**
5386  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5387  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5388  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5389  *
5390  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5391  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5392  * memblock_free_early_nid() manually.
5393  */
5394 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5395 {
5396         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5397         int i, this_nid;
5398
5399         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5400                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5401                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5402
5403                 if (start_pfn < end_pfn)
5404                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5405                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5406                                         this_nid);
5407         }
5408 }
5409
5410 /**
5411  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5412  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5413  *
5414  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5415  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5416  */
5417 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5418 {
5419         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5420         int i, this_nid;
5421
5422         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5423                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5424 }
5425
5426 /**
5427  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5428  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5429  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5430  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5431  *
5432  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5433  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5434  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5435  * PFNs will be 0.
5436  */
5437 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5438                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5439 {
5440         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5441         int i;
5442
5443         *start_pfn = -1UL;
5444         *end_pfn = 0;
5445
5446         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5447                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5448                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5449         }
5450
5451         if (*start_pfn == -1UL)
5452                 *start_pfn = 0;
5453 }
5454
5455 /*
5456  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5457  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5458  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5459  */
5460 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5461 {
5462         int zone_index;
5463         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5464                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5465                         continue;
5466
5467                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5468                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5469                         break;
5470         }
5471
5472         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5473         movable_zone = zone_index;
5474 }
5475
5476 /*
5477  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5478  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5479  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5480  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5481  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5482  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5483  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5484  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5485  */
5486 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5487                                         unsigned long zone_type,
5488                                         unsigned long node_start_pfn,
5489                                         unsigned long node_end_pfn,
5490                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5491                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5492 {
5493         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5494         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5495                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5496                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5497                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5498                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5499                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5500
5501                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5502                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5503                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5504         }
5505 }
5506
5507 /*
5508  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5509  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5510  */
5511 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5512                                         unsigned long zone_type,
5513                                         unsigned long node_start_pfn,
5514                                         unsigned long node_end_pfn,
5515                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5516                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5517                                         unsigned long *ignored)
5518 {
5519         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5520         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5521                 return 0;
5522
5523         /* Get the start and end of the zone */
5524         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5525         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5526         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5527                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5528                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5529
5530         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5531         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5532                 return 0;
5533
5534         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5535         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5536         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5537
5538         /* Return the spanned pages */
5539         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5540 }
5541
5542 /*
5543  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5544  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5545  */
5546 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5547                                 unsigned long range_start_pfn,
5548                                 unsigned long range_end_pfn)
5549 {
5550         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5551         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5552         int i;
5553
5554         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5555                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5556                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5557                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5558         }
5559         return nr_absent;
5560 }
5561
5562 /**
5563  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5564  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5565  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5566  *
5567  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5568  */
5569 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5570                                                         unsigned long end_pfn)
5571 {
5572         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5573 }
5574
5575 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5576 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5577                                         unsigned long zone_type,
5578                                         unsigned long node_start_pfn,
5579                                         unsigned long node_end_pfn,
5580                                         unsigned long *ignored)
5581 {
5582         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5583         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5584         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5585         unsigned long nr_absent;
5586
5587         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5588         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5589                 return 0;
5590
5591         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5592         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5593
5594         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5595                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5596                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5597         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5598
5599         /*
5600          * ZONE_MOVABLE handling.
5601          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5602          * and vice versa.
5603          */
5604         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5605                 if (mirrored_kernelcore) {
5606                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5607                         struct memblock_region *r;
5608
5609                         for_each_memblock(memory, r) {
5610                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5611                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5612                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5613                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5614
5615                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5616                                     memblock_is_mirror(r))
5617                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5618
5619                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5620                                     !memblock_is_mirror(r))
5621                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5622                         }
5623                 } else {
5624                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5625                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5626                 }
5627         }
5628
5629         return nr_absent;
5630 }
5631
5632 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5633 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5634                                         unsigned long zone_type,
5635                                         unsigned long node_start_pfn,
5636                                         unsigned long node_end_pfn,
5637                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5638                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5639                                         unsigned long *zones_size)
5640 {
5641         unsigned int zone;
5642
5643         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5644         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5645                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5646
5647         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5648
5649         return zones_size[zone_type];
5650 }
5651
5652 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5653                                                 unsigned long zone_type,
5654                                                 unsigned long node_start_pfn,
5655                                                 unsigned long node_end_pfn,
5656                                                 unsigned long *zholes_size)
5657 {
5658         if (!zholes_size)
5659                 return 0;
5660
5661         return zholes_size[zone_type];
5662 }
5663
5664 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5665
5666 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5667                                                 unsigned long node_start_pfn,
5668                                                 unsigned long node_end_pfn,
5669                                                 unsigned long *zones_size,
5670                                                 unsigned long *zholes_size)
5671 {
5672         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5673         enum zone_type i;
5674
5675         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5676                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5677                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5678                 unsigned long size, real_size;
5679
5680                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5681                                                   node_start_pfn,
5682                                                   node_end_pfn,
5683                                                   &zone_start_pfn,
5684                                                   &zone_end_pfn,
5685                                                   zones_size);
5686                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5687                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5688                                                   zholes_size);
5689                 if (size)
5690                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5691                 else
5692                         zone->zone_start_pfn = 0;
5693                 zone->spanned_pages = size;
5694                 zone->present_pages = real_size;
5695
5696                 totalpages += size;
5697                 realtotalpages += real_size;
5698         }
5699
5700         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5701         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5702         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5703                                                         realtotalpages);
5704 }
5705
5706 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5707 /*
5708  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5709  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5710  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5711  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5712  * bytes.
5713  */
5714 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5715 {
5716         unsigned long usemapsize;
5717
5718         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5719         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5720         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5721         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5722         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5723
5724         return usemapsize / 8;
5725 }
5726
5727 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5728                                 struct zone *zone,
5729                                 unsigned long zone_start_pfn,
5730                                 unsigned long zonesize)
5731 {
5732         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5733         zone->pageblock_flags = NULL;
5734         if (usemapsize)
5735                 zone->pageblock_flags =
5736                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5737                                                          pgdat->node_id);
5738 }
5739 #else
5740 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5741                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5742 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5743
5744 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5745
5746 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5747 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5748 {
5749         unsigned int order;
5750
5751         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5752         if (pageblock_order)
5753                 return;
5754
5755         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5756                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5757         else
5758                 order = MAX_ORDER - 1;
5759
5760         /*
5761          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5762          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5763          * powerpc.
5764          */
5765         pageblock_order = order;
5766 }
5767 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5768
5769 /*
5770  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5771  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5772  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5773  * the kernel config
5774  */
5775 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5776 {
5777 }
5778
5779 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5780
5781 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5782                                                    unsigned long present_pages)
5783 {
5784         unsigned long pages = spanned_pages;
5785
5786         /*
5787          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5788          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5789          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5790          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5791          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5792          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5793          */
5794         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5795             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5796                 pages = present_pages;
5797
5798         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5799 }
5800
5801 /*
5802  * Set up the zone data structures:
5803  *   - mark all pages reserved
5804  *   - mark all memory queues empty
5805  *   - clear the memory bitmaps
5806  *
5807  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5808  */
5809 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5810 {
5811         enum zone_type j;
5812         int nid = pgdat->node_id;
5813         int ret;
5814
5815         pgdat_resize_init(pgdat);
5816 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5817         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5818         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5819         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5820 #endif
5821 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5822         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5823         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5824         pgdat->split_queue_len = 0;
5825 #endif
5826         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5827         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5828 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5829         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5830 #endif
5831         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5832         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5833         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5834
5835         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5836                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5837                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5838                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5839
5840                 size = zone->spanned_pages;
5841                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5842
5843                 /*
5844                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5845                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5846                  * and per-cpu initialisations
5847                  */
5848                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5849                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5850                         if (freesize >= memmap_pages) {
5851                                 freesize -= memmap_pages;
5852                                 if (memmap_pages)
5853                                         printk(KERN_DEBUG
5854                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5855                                                zone_names[j], memmap_pages);
5856                         } else
5857                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5858                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5859                 }
5860
5861                 /* Account for reserved pages */
5862                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5863                         freesize -= dma_reserve;
5864                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5865                                         zone_names[0], dma_reserve);
5866                 }
5867
5868                 if (!is_highmem_idx(j))
5869                         nr_kernel_pages += freesize;
5870                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5871                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5872                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5873                 nr_all_pages += freesize;
5874
5875                 /*
5876                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5877                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5878                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5879                  */
5880                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5881 #ifdef CONFIG_NUMA
5882                 zone->node = nid;
5883 #endif
5884                 zone->name = zone_names[j];
5885                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5886                 spin_lock_init(&zone->lock);
5887                 zone_seqlock_init(zone);
5888                 zone_pcp_init(zone);
5889
5890                 if (!size)
5891                         continue;
5892
5893                 set_pageblock_order();
5894                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5895                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5896                 BUG_ON(ret);
5897                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5898         }
5899 }
5900
5901 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5902 {
5903         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5904         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5905
5906         /* Skip empty nodes */
5907         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5908                 return;
5909
5910 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5911         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5912         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5913         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5914         if (!pgdat->node_mem_map) {
5915                 unsigned long size, end;
5916                 struct page *map;
5917
5918                 /*
5919                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5920                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5921                  * for the buddy allocator to function correctly.
5922                  */
5923                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5924                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5925                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5926                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5927                 if (!map)
5928                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5929                                                                pgdat->node_id);
5930                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5931         }
5932 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5933         /*
5934          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5935          */
5936         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5937                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5938 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5939                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5940                         mem_map -= offset;
5941 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5942         }
5943 #endif
5944 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5945 }
5946
5947 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5948                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5949 {
5950         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5951         unsigned long start_pfn = 0;
5952         unsigned long end_pfn = 0;
5953
5954         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5955         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
5956
5957         reset_deferred_meminit(pgdat);
5958         pgdat->node_id = nid;
5959         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5960         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
5961 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5962         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5963         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5964                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5965                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5966 #else
5967         start_pfn = node_start_pfn;
5968 #endif
5969         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5970                                   zones_size, zholes_size);
5971
5972         alloc_node_mem_map(pgdat);
5973 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5974         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5975                 nid, (unsigned long)pgdat,
5976                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5977 #endif
5978
5979         free_area_init_core(pgdat);
5980 }
5981
5982 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5983
5984 #if MAX_NUMNODES > 1
5985 /*
5986  * Figure out the number of possible node ids.
5987  */
5988 void __init setup_nr_node_ids(void)
5989 {
5990         unsigned int highest;
5991
5992         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5993         nr_node_ids = highest + 1;
5994 }
5995 #endif
5996
5997 /**
5998  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5999  *
6000  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6001  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6002  * all the nodes.
6003  *
6004  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6005  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6006  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6007  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6008  *
6009  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6010  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6011  * populated node map.
6012  *
6013  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6014  * requirement (single node).
6015  */
6016 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6017 {
6018         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6019         unsigned long start, end, mask;
6020         int last_nid = -1;
6021         int i, nid;
6022
6023         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6024                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6025                         last_nid = nid;
6026                         last_end = end;
6027                         continue;
6028                 }
6029
6030                 /*
6031                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6032                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6033                  * too coarse to separate the current node from the last.
6034                  */
6035                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6036                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6037                         mask <<= 1;
6038
6039                 /* accumulate all internode masks */
6040                 accl_mask |= mask;
6041         }
6042
6043         /* convert mask to number of pages */
6044         return ~accl_mask + 1;
6045 }
6046
6047 /* Find the lowest pfn for a node */
6048 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6049 {
6050         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6051         unsigned long start_pfn;
6052         int i;
6053
6054         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6055                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6056
6057         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6058                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6059                 return 0;
6060         }
6061
6062         return min_pfn;
6063 }
6064
6065 /**
6066  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6067  *
6068  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6069  * memblock_set_node().
6070  */
6071 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6072 {
6073         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6074 }
6075
6076 /*
6077  * early_calculate_totalpages()
6078  * Sum pages in active regions for movable zone.
6079  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6080  */
6081 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6082 {
6083         unsigned long totalpages = 0;
6084         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6085         int i, nid;
6086
6087         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6088                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6089
6090                 totalpages += pages;
6091                 if (pages)
6092                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6093         }
6094         return totalpages;
6095 }
6096
6097 /*
6098  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6099  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6100  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6101  * others
6102  */
6103 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6104 {
6105         int i, nid;
6106         unsigned long usable_startpfn;
6107         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6108         /* save the state before borrow the nodemask */
6109         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6110         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6111         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6112         struct memblock_region *r;
6113
6114         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6115         find_usable_zone_for_movable();
6116
6117         /*
6118          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6119          * options.
6120          */
6121         if (movable_node_is_enabled()) {
6122                 for_each_memblock(memory, r) {
6123                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6124                                 continue;
6125
6126                         nid = r->nid;
6127
6128                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6129                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6130                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6131                                 usable_startpfn;
6132                 }
6133
6134                 goto out2;
6135         }
6136
6137         /*
6138          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6139          */
6140         if (mirrored_kernelcore) {
6141                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6142
6143                 for_each_memblock(memory, r) {
6144                         if (memblock_is_mirror(r))
6145                                 continue;
6146
6147                         nid = r->nid;
6148
6149                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6150
6151                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6152                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6153                                 continue;
6154                         }
6155
6156                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6157                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6158                                 usable_startpfn;
6159                 }
6160
6161                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6162                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6163
6164                 goto out2;
6165         }
6166
6167         /*
6168          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6169          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6170          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6171          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6172          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6173          * what movablecore would have allowed.
6174          */
6175         if (required_movablecore) {
6176                 unsigned long corepages;
6177
6178                 /*
6179                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6180                  * was requested by the user
6181                  */
6182                 required_movablecore =
6183                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6184                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6185                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6186
6187                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6188         }
6189
6190         /*
6191          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6192          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6193          */
6194         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6195                 goto out;
6196
6197         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6198         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6199
6200 restart:
6201         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6202         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6203         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6204                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6205
6206                 /*
6207                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6208                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6209                  * amount of memory for the kernel
6210                  */
6211                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6212                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6213
6214                 /*
6215                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6216                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6217                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6218                  */
6219                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6220
6221                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6222                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6223                         unsigned long size_pages;
6224
6225                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6226                         if (start_pfn >= end_pfn)
6227                                 continue;
6228
6229                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6230                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6231                                 unsigned long kernel_pages;
6232                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6233                                                                 - start_pfn;
6234
6235                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6236                                                         kernelcore_remaining);
6237                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6238                                                         required_kernelcore);
6239
6240                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6241                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6242
6243                                         /*
6244                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6245                                          * that if we have to rebalance
6246                                          * kernelcore across nodes, we will
6247                                          * not double account here
6248                                          */
6249                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6250                                         continue;
6251                                 }
6252                                 start_pfn = usable_startpfn;
6253                         }
6254
6255                         /*
6256                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6257                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6258                          * number of pages used as kernelcore
6259                          */
6260                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6261                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6262                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6263                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6264
6265                         /*
6266                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6267                          * break if the kernelcore for this node has been
6268                          * satisfied
6269                          */
6270                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6271                                                                 size_pages);
6272                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6273                         if (!kernelcore_remaining)
6274                                 break;
6275                 }
6276         }
6277
6278         /*
6279          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6280          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6281          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6282          * satisfied
6283          */
6284         usable_nodes--;
6285         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6286                 goto restart;
6287
6288 out2:
6289         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6290         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6291                 zone_movable_pfn[nid] =
6292                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6293
6294 out:
6295         /* restore the node_state */
6296         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6297 }
6298
6299 /* Any regular or high memory on that node ? */
6300 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6301 {
6302         enum zone_type zone_type;
6303
6304         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6305                 return;
6306
6307         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6308                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6309                 if (populated_zone(zone)) {
6310                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6311                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6312                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6313                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6314                         break;
6315                 }
6316         }
6317 }
6318
6319 /**
6320  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6321  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6322  *
6323  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6324  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6325  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6326  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6327  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6328  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6329  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6330  * at arch_max_dma_pfn.
6331  */
6332 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6333 {
6334         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6335         int i, nid;
6336
6337         /* Record where the zone boundaries are */
6338         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6339                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6340         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6341                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6342
6343         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6344
6345         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6346                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6347                         continue;
6348
6349                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6350                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6351                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6352
6353                 start_pfn = end_pfn;
6354         }
6355         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6356         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6357
6358         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6359         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6360         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6361
6362         /* Print out the zone ranges */
6363         pr_info("Zone ranges:\n");
6364         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6365                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6366                         continue;
6367                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6368                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6369                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6370                         pr_cont("empty\n");
6371                 else
6372                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6373                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6374                                         << PAGE_SHIFT,
6375                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6376                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6377         }
6378
6379         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6380         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6381         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6382                 if (zone_movable_pfn[i])
6383                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6384                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6385         }
6386
6387         /* Print out the early node map */
6388         pr_info("Early memory node ranges\n");
6389         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6390                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6391                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6392                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6393
6394         /* Initialise every node */
6395         mminit_verify_pageflags_layout();
6396         setup_nr_node_ids();
6397         for_each_online_node(nid) {
6398                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6399                 free_area_init_node(nid, NULL,
6400                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6401
6402                 /* Any memory on that node */
6403                 if (pgdat->node_present_pages)
6404                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6405                 check_for_memory(pgdat, nid);
6406         }
6407 }
6408
6409 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6410 {
6411         unsigned long long coremem;
6412         if (!p)
6413                 return -EINVAL;
6414
6415         coremem = memparse(p, &p);
6416         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6417
6418         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6419         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6420
6421         return 0;
6422 }
6423
6424 /*
6425  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6426  * cannot be reclaimed or migrated.
6427  */
6428 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6429 {
6430         /* parse kernelcore=mirror */
6431         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6432                 mirrored_kernelcore = true;
6433                 return 0;
6434         }
6435
6436         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6437 }
6438
6439 /*
6440  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6441  * can be reclaimed or migrated.
6442  */
6443 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6444 {
6445         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6446 }
6447
6448 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6449 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6450
6451 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6452
6453 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6454 {
6455         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6456         page_zone(page)->managed_pages += count;
6457         totalram_pages += count;
6458 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6459         if (PageHighMem(page))
6460                 totalhigh_pages += count;
6461 #endif
6462         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6463 }
6464 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6465
6466 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6467 {
6468         void *pos;
6469         unsigned long pages = 0;
6470
6471         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6472         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6473         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6474                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6475                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6476                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6477         }
6478
6479         if (pages && s)
6480                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6481                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6482
6483         return pages;
6484 }
6485 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6486
6487 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6488 void free_highmem_page(struct page *page)
6489 {
6490         __free_reserved_page(page);
6491         totalram_pages++;
6492         page_zone(page)->managed_pages++;
6493         totalhigh_pages++;
6494 }
6495 #endif
6496
6497
6498 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6499 {
6500         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6501         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6502
6503         physpages = get_num_physpages();
6504         codesize = _etext - _stext;
6505         datasize = _edata - _sdata;
6506         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6507         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6508         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6509         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6510
6511         /*
6512          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6513          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6514          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6515          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6516          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6517          */
6518 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6519         do { \
6520                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6521                         size -= adj; \
6522         } while (0)
6523
6524         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6525                      _sinittext, init_code_size);
6526         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6527         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6528         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6529         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6530
6531 #undef  adj_init_size
6532
6533         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6534 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6535                 ", %luK highmem"
6536 #endif
6537                 "%s%s)\n",
6538                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6539                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6540                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6541                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6542                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6543                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6544 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6545                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6546 #endif
6547                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6548 }
6549
6550 /**
6551  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6552  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6553  *
6554  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6555  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6556  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6557  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6558  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6559  * smaller per-cpu batchsize.
6560  */
6561 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6562 {
6563         dma_reserve = new_dma_reserve;
6564 }
6565
6566 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6567 {
6568         free_area_init_node(0, zones_size,
6569                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6570 }
6571
6572 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6573                                  unsigned long action, void *hcpu)
6574 {
6575         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6576
6577         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6578                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6579                 drain_pages(cpu);
6580
6581                 /*
6582                  * Spill the event counters of the dead processor
6583                  * into the current processors event counters.
6584                  * This artificially elevates the count of the current
6585                  * processor.
6586                  */
6587                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6588
6589                 /*
6590                  * Zero the differential counters of the dead processor
6591                  * so that the vm statistics are consistent.
6592                  *
6593                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6594                  * race with what we are doing.
6595                  */
6596                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6597         }
6598         return NOTIFY_OK;
6599 }
6600
6601 void __init page_alloc_init(void)
6602 {
6603         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6604 }
6605
6606 /*
6607  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6608  *      or min_free_kbytes changes.
6609  */
6610 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6611 {
6612         struct pglist_data *pgdat;
6613         unsigned long reserve_pages = 0;
6614         enum zone_type i, j;
6615
6616         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6617
6618                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6619
6620                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6621                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6622                         long max = 0;
6623
6624                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6625                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6626                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6627                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6628                         }
6629
6630                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6631                         max += high_wmark_pages(zone);
6632
6633                         if (max > zone->managed_pages)
6634                                 max = zone->managed_pages;
6635
6636                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6637
6638                         reserve_pages += max;
6639                 }
6640         }
6641         totalreserve_pages = reserve_pages;
6642 }
6643
6644 /*
6645  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6646  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6647  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6648  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6649  */
6650 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6651 {
6652         struct pglist_data *pgdat;
6653         enum zone_type j, idx;
6654
6655         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6656                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6657                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6658                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6659
6660                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6661
6662                         idx = j;
6663                         while (idx) {
6664                                 struct zone *lower_zone;
6665
6666                                 idx--;
6667
6668                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6669                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6670
6671                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6672                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6673                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6674                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6675                         }
6676                 }
6677         }
6678
6679         /* update totalreserve_pages */
6680         calculate_totalreserve_pages();
6681 }
6682
6683 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6684 {
6685         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6686         unsigned long lowmem_pages = 0;
6687         struct zone *zone;
6688         unsigned long flags;
6689
6690         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6691         for_each_zone(zone) {
6692                 if (!is_highmem(zone))
6693                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6694         }
6695
6696         for_each_zone(zone) {
6697                 u64 tmp;
6698
6699                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6700                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6701                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6702                 if (is_highmem(zone)) {
6703                         /*
6704                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6705                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6706                          * value here.
6707                          *
6708                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6709                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6710                          * not be capped for highmem.
6711                          */
6712                         unsigned long min_pages;
6713
6714                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6715                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6716                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6717                 } else {
6718                         /*
6719                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6720                          * proportionate to the zone's size.
6721                          */
6722                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6723                 }
6724
6725                 /*
6726                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6727                  * scale factor in proportion to available memory, but
6728                  * ensure a minimum size on small systems.
6729                  */
6730                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6731                             mult_frac(zone->managed_pages,
6732                                       watermark_scale_factor, 10000));
6733
6734                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6735                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6736
6737                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6738         }
6739
6740         /* update totalreserve_pages */
6741         calculate_totalreserve_pages();
6742 }
6743
6744 /**
6745  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6746  * or when memory is hot-{added|removed}
6747  *
6748  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6749  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6750  */
6751 void setup_per_zone_wmarks(void)
6752 {
6753         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6754         __setup_per_zone_wmarks();
6755         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6756 }
6757
6758 /*
6759  * Initialise min_free_kbytes.
6760  *
6761  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6762  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6763  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6764  *
6765  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6766  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6767  *
6768  * which yields
6769  *
6770  * 16MB:        512k
6771  * 32MB:        724k
6772  * 64MB:        1024k
6773  * 128MB:       1448k
6774  * 256MB:       2048k
6775  * 512MB:       2896k
6776  * 1024MB:      4096k
6777  * 2048MB:      5792k
6778  * 4096MB:      8192k
6779  * 8192MB:      11584k
6780  * 16384MB:     16384k
6781  */
6782 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6783 {
6784         unsigned long lowmem_kbytes;
6785         int new_min_free_kbytes;
6786
6787         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6788         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6789
6790         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6791                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6792                 if (min_free_kbytes < 128)
6793                         min_free_kbytes = 128;
6794                 if (min_free_kbytes > 65536)
6795                         min_free_kbytes = 65536;
6796         } else {
6797                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6798                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6799         }
6800         setup_per_zone_wmarks();
6801         refresh_zone_stat_thresholds();
6802         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6803
6804 #ifdef CONFIG_NUMA
6805         setup_min_unmapped_ratio();
6806         setup_min_slab_ratio();
6807 #endif
6808
6809         return 0;
6810 }
6811 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6812
6813 /*
6814  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6815  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6816  *      changes.
6817  */
6818 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6819         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6820 {
6821         int rc;
6822
6823         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6824         if (rc)
6825                 return rc;
6826
6827         if (write) {
6828                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6829                 setup_per_zone_wmarks();
6830         }
6831         return 0;
6832 }
6833
6834 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6835         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6836 {
6837         int rc;
6838
6839         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6840         if (rc)
6841                 return rc;
6842
6843         if (write)
6844                 setup_per_zone_wmarks();
6845
6846         return 0;
6847 }
6848
6849 #ifdef CONFIG_NUMA
6850 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6851 {
6852         pg_data_t *pgdat;
6853         struct zone *zone;
6854
6855         for_each_online_pgdat(pgdat)
6856                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6857
6858         for_each_zone(zone)
6859                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6860                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6861 }
6862
6863
6864 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6865         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6866 {
6867         int rc;
6868
6869         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6870         if (rc)
6871                 return rc;
6872
6873         setup_min_unmapped_ratio();
6874
6875         return 0;
6876 }
6877
6878 static void setup_min_slab_ratio(void)
6879 {
6880         pg_data_t *pgdat;
6881         struct zone *zone;
6882
6883         for_each_online_pgdat(pgdat)
6884                 pgdat->min_slab_pages = 0;
6885
6886         for_each_zone(zone)
6887                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
6888                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6889 }
6890
6891 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6892         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6893 {
6894         int rc;
6895
6896         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6897         if (rc)
6898                 return rc;
6899
6900         setup_min_slab_ratio();
6901
6902         return 0;
6903 }
6904 #endif
6905
6906 /*
6907  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6908  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6909  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6910  *
6911  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6912  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6913  * if in function of the boot time zone sizes.
6914  */
6915 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6916         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6917 {
6918         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6919         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6920         return 0;
6921 }
6922
6923 /*
6924  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6925  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6926  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6927  */
6928 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6929         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6930 {
6931         struct zone *zone;
6932         int old_percpu_pagelist_fraction;
6933         int ret;
6934
6935         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6936         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6937
6938         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6939         if (!write || ret < 0)
6940                 goto out;
6941
6942         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6943         if (percpu_pagelist_fraction &&
6944             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6945                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6946                 ret = -EINVAL;
6947                 goto out;
6948         }
6949
6950         /* No change? */
6951         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6952                 goto out;
6953
6954         for_each_populated_zone(zone) {
6955                 unsigned int cpu;
6956
6957                 for_each_possible_cpu(cpu)
6958                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6959                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6960         }
6961 out:
6962         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6963         return ret;
6964 }
6965
6966 #ifdef CONFIG_NUMA
6967 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6968
6969 static int __init set_hashdist(char *str)
6970 {
6971         if (!str)
6972                 return 0;
6973         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6974         return 1;
6975 }
6976 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6977 #endif
6978
6979 /*
6980  * allocate a large system hash table from bootmem
6981  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6982  *   quantity of entries
6983  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6984  */
6985 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6986                                      unsigned long bucketsize,
6987                                      unsigned long numentries,
6988                                      int scale,
6989                                      int flags,
6990                                      unsigned int *_hash_shift,
6991                                      unsigned int *_hash_mask,
6992                                      unsigned long low_limit,
6993                                      unsigned long high_limit)
6994 {
6995         unsigned long long max = high_limit;
6996         unsigned long log2qty, size;
6997         void *table = NULL;
6998
6999         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7000         if (!numentries) {
7001                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7002                 numentries = nr_kernel_pages;
7003
7004                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7005                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7006                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7007
7008                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7009                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7010                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7011                 else
7012                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7013
7014                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7015                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7016                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7017                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7018                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7019                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7020                                 BUG_ON(!numentries);
7021                         }
7022                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7023                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7024         }
7025         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7026
7027         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7028         if (max == 0) {
7029                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7030                 do_div(max, bucketsize);
7031         }
7032         max = min(max, 0x80000000ULL);
7033
7034         if (numentries < low_limit)
7035                 numentries = low_limit;
7036         if (numentries > max)
7037                 numentries = max;
7038
7039         log2qty = ilog2(numentries);
7040
7041         do {
7042                 size = bucketsize << log2qty;
7043                 if (flags & HASH_EARLY)
7044                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7045                 else if (hashdist)
7046                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7047                 else {
7048                         /*
7049                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7050                          * some pages at the end of hash table which
7051                          * alloc_pages_exact() automatically does
7052                          */
7053                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7054                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7055                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7056                         }
7057                 }
7058         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7059
7060         if (!table)
7061                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7062
7063         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7064                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7065
7066         if (_hash_shift)
7067                 *_hash_shift = log2qty;
7068         if (_hash_mask)
7069                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7070
7071         return table;
7072 }
7073
7074 /*
7075  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7076  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7077  *
7078  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7079  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7080  * expect this function should be exact.
7081  */
7082 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7083                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7084 {
7085         unsigned long pfn, iter, found;
7086         int mt;
7087
7088         /*
7089          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7090          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7091          */
7092         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7093                 return false;
7094         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7095         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7096                 return false;
7097
7098         pfn = page_to_pfn(page);
7099         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7100                 unsigned long check = pfn + iter;
7101
7102                 if (!pfn_valid_within(check))
7103                         continue;
7104
7105                 page = pfn_to_page(check);
7106
7107                 /*
7108                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7109                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7110                  * handle each tail page individually in migration.
7111                  */
7112                 if (PageHuge(page)) {
7113                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7114                         continue;
7115                 }
7116
7117                 /*
7118                  * We can't use page_count without pin a page
7119                  * because another CPU can free compound page.
7120                  * This check already skips compound tails of THP
7121                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7122                  */
7123                 if (!page_ref_count(page)) {
7124                         if (PageBuddy(page))
7125                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7126                         continue;
7127                 }
7128
7129                 /*
7130                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7131                  * page_count() is not 0.
7132                  */
7133                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7134                         continue;
7135
7136                 if (!PageLRU(page))
7137                         found++;
7138                 /*
7139                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7140                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7141                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7142                  */
7143                 /*
7144                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7145                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7146                  *
7147                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7148                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7149                  * page at boot.
7150                  */
7151                 if (found > count)
7152                         return true;
7153         }
7154         return false;
7155 }
7156
7157 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7158 {
7159         struct zone *zone;
7160         unsigned long pfn;
7161
7162         /*
7163          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7164          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7165          * the zone but still within the section.
7166          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7167          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7168          */
7169         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7170                 return false;
7171
7172         zone = page_zone(page);
7173         pfn = page_to_pfn(page);
7174         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7175                 return false;
7176
7177         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7178 }
7179
7180 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7181
7182 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7183 {
7184         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7185                              pageblock_nr_pages) - 1);
7186 }
7187
7188 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7189 {
7190         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7191                                 pageblock_nr_pages));
7192 }
7193
7194 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7195 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7196                                         unsigned long start, unsigned long end)
7197 {
7198         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7199         unsigned long nr_reclaimed;
7200         unsigned long pfn = start;
7201         unsigned int tries = 0;
7202         int ret = 0;
7203
7204         migrate_prep();
7205
7206         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7207                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7208                         ret = -EINTR;
7209                         break;
7210                 }
7211
7212                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7213                         cc->nr_migratepages = 0;
7214                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7215                         if (!pfn) {
7216                                 ret = -EINTR;
7217                                 break;
7218                         }
7219                         tries = 0;
7220                 } else if (++tries == 5) {
7221                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7222                         break;
7223                 }
7224
7225                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7226                                                         &cc->migratepages);
7227                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7228
7229                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7230                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7231         }
7232         if (ret < 0) {
7233                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7234                 return ret;
7235         }
7236         return 0;
7237 }
7238
7239 /**
7240  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7241  * @start:      start PFN to allocate
7242  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7243  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7244  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7245  *                      in range must have the same migratetype and it must
7246  *                      be either of the two.
7247  *
7248  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7249  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7250  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7251  * pages fall in.
7252  *
7253  * The PFN range must belong to a single zone.
7254  *
7255  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7256  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7257  * need to be freed with free_contig_range().
7258  */
7259 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7260                        unsigned migratetype)
7261 {
7262         unsigned long outer_start, outer_end;
7263         unsigned int order;
7264         int ret = 0;
7265
7266         struct compact_control cc = {
7267                 .nr_migratepages = 0,
7268                 .order = -1,
7269                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7270                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7271                 .ignore_skip_hint = true,
7272         };
7273         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7274
7275         /*
7276          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7277          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7278          * have different sizes, and due to the way page allocator
7279          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7280          * that page allocator won't try to merge buddies from
7281          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7282          * other migration type.
7283          *
7284          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7285          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7286          * we are interested in).  This will put all the pages in
7287          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7288          *
7289          * When this is done, we take the pages in range from page
7290          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7291          * page allocator will never consider using them.
7292          *
7293          * This lets us mark the pageblocks back as
7294          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7295          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7296          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7297          */
7298
7299         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7300                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7301                                        false);
7302         if (ret)
7303                 return ret;
7304
7305         /*
7306          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7307          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7308          */
7309         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7310         if (ret && ret != -EBUSY)
7311                 goto done;
7312
7313         /*
7314          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7315          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7316          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7317          * What we are going to do is to allocate all pages from
7318          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7319          *
7320          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7321          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7322          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7323          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7324          * once this is done free the pages we are not interested in.
7325          *
7326          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7327          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7328          */
7329
7330         lru_add_drain_all();
7331         drain_all_pages(cc.zone);
7332
7333         order = 0;
7334         outer_start = start;
7335         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7336                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7337                         outer_start = start;
7338                         break;
7339                 }
7340                 outer_start &= ~0UL << order;
7341         }
7342
7343         if (outer_start != start) {
7344                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7345
7346                 /*
7347                  * outer_start page could be small order buddy page and
7348                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7349                  * in this case to report failed page properly
7350                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7351                  */
7352                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7353                         outer_start = start;
7354         }
7355
7356         /* Make sure the range is really isolated. */
7357         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7358                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7359                         __func__, outer_start, end);
7360                 ret = -EBUSY;
7361                 goto done;
7362         }
7363
7364         /* Grab isolated pages from freelists. */
7365         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7366         if (!outer_end) {
7367                 ret = -EBUSY;
7368                 goto done;
7369         }
7370
7371         /* Free head and tail (if any) */
7372         if (start != outer_start)
7373                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7374         if (end != outer_end)
7375                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7376
7377 done:
7378         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7379                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7380         return ret;
7381 }
7382
7383 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7384 {
7385         unsigned int count = 0;
7386
7387         for (; nr_pages--; pfn++) {
7388                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7389
7390                 count += page_count(page) != 1;
7391                 __free_page(page);
7392         }
7393         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7394 }
7395 #endif
7396
7397 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7398 /*
7399  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7400  * page high values need to be recalulated.
7401  */
7402 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7403 {
7404         unsigned cpu;
7405         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7406         for_each_possible_cpu(cpu)
7407                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7408                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7409         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7410 }
7411 #endif
7412
7413 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7414 {
7415         unsigned long flags;
7416         int cpu;
7417         struct per_cpu_pageset *pset;
7418
7419         /* avoid races with drain_pages()  */
7420         local_irq_save(flags);
7421         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7422                 for_each_online_cpu(cpu) {
7423                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7424                         drain_zonestat(zone, pset);
7425                 }
7426                 free_percpu(zone->pageset);
7427                 zone->pageset = &boot_pageset;
7428         }
7429         local_irq_restore(flags);
7430 }
7431
7432 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7433 /*
7434  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7435  * before calling this.
7436  */
7437 void
7438 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7439 {
7440         struct page *page;
7441         struct zone *zone;
7442         unsigned int order, i;
7443         unsigned long pfn;
7444         unsigned long flags;
7445         /* find the first valid pfn */
7446         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7447                 if (pfn_valid(pfn))
7448                         break;
7449         if (pfn == end_pfn)
7450                 return;
7451         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7452         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7453         pfn = start_pfn;
7454         while (pfn < end_pfn) {
7455                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7456                         pfn++;
7457                         continue;
7458                 }
7459                 page = pfn_to_page(pfn);
7460                 /*
7461                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7462                  * page_count() is not 0.
7463                  */
7464                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7465                         pfn++;
7466                         SetPageReserved(page);
7467                         continue;
7468                 }
7469
7470                 BUG_ON(page_count(page));
7471                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7472                 order = page_order(page);
7473 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7474                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7475                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7476 #endif
7477                 list_del(&page->lru);
7478                 rmv_page_order(page);
7479                 zone->free_area[order].nr_free--;
7480                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7481                         SetPageReserved((page+i));
7482                 pfn += (1 << order);
7483         }
7484         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7485 }
7486 #endif
7487
7488 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7489 {
7490         struct zone *zone = page_zone(page);
7491         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7492         unsigned long flags;
7493         unsigned int order;
7494
7495         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7496         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7497                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7498
7499                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7500                         break;
7501         }
7502         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7503
7504         return order < MAX_ORDER;
7505 }