4e8029a7a4bf7c6d4b136f8721944db8035afdca
[cascardo/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
227         NULL,
228         free_compound_page,
229 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
230         free_huge_page,
231 #endif
232 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
233         free_transhuge_page,
234 #endif
235 };
236
237 int min_free_kbytes = 1024;
238 int user_min_free_kbytes = -1;
239
240 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
241 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
242 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
243
244 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
245 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
246 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
247 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
248 static unsigned long __initdata required_movablecore;
249 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
250 static bool mirrored_kernelcore;
251
252 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
253 int movable_zone;
254 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
255 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
256
257 #if MAX_NUMNODES > 1
258 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
259 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
260 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
261 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
262 #endif
263
264 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
265
266 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
267 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
268 {
269         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
270 }
271
272 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
273 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
274 {
275         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
276                 return true;
277
278         return false;
279 }
280
281 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
282 {
283         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
284                 return true;
285
286         return false;
287 }
288
289 /*
290  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
291  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
292  */
293 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
294                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
295                                 unsigned long *nr_initialised)
296 {
297         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
298         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
299                 return true;
300
301         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
302         (*nr_initialised)++;
303         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
304             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
305                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
306                 return false;
307         }
308
309         return true;
310 }
311 #else
312 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
313 {
314 }
315
316 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
317 {
318         return false;
319 }
320
321 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
322 {
323         return false;
324 }
325
326 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
327                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
328                                 unsigned long *nr_initialised)
329 {
330         return true;
331 }
332 #endif
333
334
335 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
336 {
337         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
338                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
339                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
340
341         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
342                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
343 }
344
345 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
346 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
347 {
348         int ret = 0;
349         unsigned seq;
350         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
351         unsigned long sp, start_pfn;
352
353         do {
354                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
355                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
356                 sp = zone->spanned_pages;
357                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
358                         ret = 1;
359         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
360
361         if (ret)
362                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
363                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
364                         start_pfn, start_pfn + sp);
365
366         return ret;
367 }
368
369 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
370 {
371         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
372                 return 0;
373         if (zone != page_zone(page))
374                 return 0;
375
376         return 1;
377 }
378 /*
379  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
380  */
381 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
382 {
383         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
384                 return 1;
385         if (!page_is_consistent(zone, page))
386                 return 1;
387
388         return 0;
389 }
390 #else
391 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
392 {
393         return 0;
394 }
395 #endif
396
397 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
398                 unsigned long bad_flags)
399 {
400         static unsigned long resume;
401         static unsigned long nr_shown;
402         static unsigned long nr_unshown;
403
404         /* Don't complain about poisoned pages */
405         if (PageHWPoison(page)) {
406                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
407                 return;
408         }
409
410         /*
411          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
412          * or allow a steady drip of one report per second.
413          */
414         if (nr_shown == 60) {
415                 if (time_before(jiffies, resume)) {
416                         nr_unshown++;
417                         goto out;
418                 }
419                 if (nr_unshown) {
420                         printk(KERN_ALERT
421                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
422                                 nr_unshown);
423                         nr_unshown = 0;
424                 }
425                 nr_shown = 0;
426         }
427         if (nr_shown++ == 0)
428                 resume = jiffies + 60 * HZ;
429
430         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
431                 current->comm, page_to_pfn(page));
432         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
433
434         print_modules();
435         dump_stack();
436 out:
437         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
438         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
439         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
440 }
441
442 /*
443  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
444  *
445  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
446  *
447  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
448  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
449  *
450  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
451  * page destructors. See compound_page_dtors.
452  *
453  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
454  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
455  */
456
457 void free_compound_page(struct page *page)
458 {
459         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
460 }
461
462 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
463 {
464         int i;
465         int nr_pages = 1 << order;
466
467         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
468         set_compound_order(page, order);
469         __SetPageHead(page);
470         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
471                 struct page *p = page + i;
472                 set_page_count(p, 0);
473                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
474                 set_compound_head(p, page);
475         }
476         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
477 }
478
479 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
480 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
481 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
482                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
483 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
484
485 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
486 {
487         if (!buf)
488                 return -EINVAL;
489
490         if (strcmp(buf, "on") == 0)
491                 _debug_pagealloc_enabled = true;
492
493         if (strcmp(buf, "off") == 0)
494                 _debug_pagealloc_enabled = false;
495
496         return 0;
497 }
498 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
499
500 static bool need_debug_guardpage(void)
501 {
502         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
503         if (!debug_pagealloc_enabled())
504                 return false;
505
506         return true;
507 }
508
509 static void init_debug_guardpage(void)
510 {
511         if (!debug_pagealloc_enabled())
512                 return;
513
514         _debug_guardpage_enabled = true;
515 }
516
517 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
518         .need = need_debug_guardpage,
519         .init = init_debug_guardpage,
520 };
521
522 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
523 {
524         unsigned long res;
525
526         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
527                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
528                 return 0;
529         }
530         _debug_guardpage_minorder = res;
531         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
532         return 0;
533 }
534 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
535
536 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
537                                 unsigned int order, int migratetype)
538 {
539         struct page_ext *page_ext;
540
541         if (!debug_guardpage_enabled())
542                 return;
543
544         page_ext = lookup_page_ext(page);
545         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
546
547         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
548         set_page_private(page, order);
549         /* Guard pages are not available for any usage */
550         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
551 }
552
553 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
554                                 unsigned int order, int migratetype)
555 {
556         struct page_ext *page_ext;
557
558         if (!debug_guardpage_enabled())
559                 return;
560
561         page_ext = lookup_page_ext(page);
562         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
563
564         set_page_private(page, 0);
565         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
566                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
567 }
568 #else
569 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
570 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
571                                 unsigned int order, int migratetype) {}
572 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
573                                 unsigned int order, int migratetype) {}
574 #endif
575
576 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
577 {
578         set_page_private(page, order);
579         __SetPageBuddy(page);
580 }
581
582 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
583 {
584         __ClearPageBuddy(page);
585         set_page_private(page, 0);
586 }
587
588 /*
589  * This function checks whether a page is free && is the buddy
590  * we can do coalesce a page and its buddy if
591  * (a) the buddy is not in a hole &&
592  * (b) the buddy is in the buddy system &&
593  * (c) a page and its buddy have the same order &&
594  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
595  *
596  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
597  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
598  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
599  * serialized by zone->lock.
600  *
601  * For recording page's order, we use page_private(page).
602  */
603 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
604                                                         unsigned int order)
605 {
606         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
607                 return 0;
608
609         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
610                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
611                         return 0;
612
613                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
614
615                 return 1;
616         }
617
618         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
619                 /*
620                  * zone check is done late to avoid uselessly
621                  * calculating zone/node ids for pages that could
622                  * never merge.
623                  */
624                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
625                         return 0;
626
627                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
628
629                 return 1;
630         }
631         return 0;
632 }
633
634 /*
635  * Freeing function for a buddy system allocator.
636  *
637  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
638  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
639  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
640  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
641  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
642  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
643  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
644  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
645  * parts of the VM system.
646  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
647  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
648  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
649  * field.
650  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
651  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
652  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
653  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
654  * triggers coalescing into a block of larger size.
655  *
656  * -- nyc
657  */
658
659 static inline void __free_one_page(struct page *page,
660                 unsigned long pfn,
661                 struct zone *zone, unsigned int order,
662                 int migratetype)
663 {
664         unsigned long page_idx;
665         unsigned long combined_idx;
666         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
667         struct page *buddy;
668         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
669
670         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
671         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
672
673         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
674         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
675                 /*
676                  * We restrict max order of merging to prevent merge
677                  * between freepages on isolate pageblock and normal
678                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
679                  * could cause incorrect freepage accounting.
680                  */
681                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
682         } else {
683                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
684         }
685
686         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
687
688         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
689         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
690
691         while (order < max_order - 1) {
692                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
693                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
694                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
695                         break;
696                 /*
697                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
698                  * merge with it and move up one order.
699                  */
700                 if (page_is_guard(buddy)) {
701                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
702                 } else {
703                         list_del(&buddy->lru);
704                         zone->free_area[order].nr_free--;
705                         rmv_page_order(buddy);
706                 }
707                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
708                 page = page + (combined_idx - page_idx);
709                 page_idx = combined_idx;
710                 order++;
711         }
712         set_page_order(page, order);
713
714         /*
715          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
716          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
717          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
718          * that is happening, add the free page to the tail of the list
719          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
720          * as a higher order page
721          */
722         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
723                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
724                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
725                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
726                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
727                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
728                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
729                         list_add_tail(&page->lru,
730                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
731                         goto out;
732                 }
733         }
734
735         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
736 out:
737         zone->free_area[order].nr_free++;
738 }
739
740 static inline int free_pages_check(struct page *page)
741 {
742         const char *bad_reason = NULL;
743         unsigned long bad_flags = 0;
744
745         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
746                 bad_reason = "nonzero mapcount";
747         if (unlikely(page->mapping != NULL))
748                 bad_reason = "non-NULL mapping";
749         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
750                 bad_reason = "nonzero _count";
751         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
752                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
753                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
754         }
755 #ifdef CONFIG_MEMCG
756         if (unlikely(page->mem_cgroup))
757                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
758 #endif
759         if (unlikely(bad_reason)) {
760                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
761                 return 1;
762         }
763         page_cpupid_reset_last(page);
764         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
765                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
766         return 0;
767 }
768
769 /*
770  * Frees a number of pages from the PCP lists
771  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
772  * count is the number of pages to free.
773  *
774  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
775  * see if this freeing clears that state.
776  *
777  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
778  * pinned" detection logic.
779  */
780 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
781                                         struct per_cpu_pages *pcp)
782 {
783         int migratetype = 0;
784         int batch_free = 0;
785         int to_free = count;
786         unsigned long nr_scanned;
787
788         spin_lock(&zone->lock);
789         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
790         if (nr_scanned)
791                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
792
793         while (to_free) {
794                 struct page *page;
795                 struct list_head *list;
796
797                 /*
798                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
799                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
800                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
801                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
802                  * lists
803                  */
804                 do {
805                         batch_free++;
806                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
807                                 migratetype = 0;
808                         list = &pcp->lists[migratetype];
809                 } while (list_empty(list));
810
811                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
812                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
813                         batch_free = to_free;
814
815                 do {
816                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
817
818                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
819                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
820                         list_del(&page->lru);
821
822                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
823                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
824                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
825                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
826                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
827                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
828
829                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
830                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
831                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
832         }
833         spin_unlock(&zone->lock);
834 }
835
836 static void free_one_page(struct zone *zone,
837                                 struct page *page, unsigned long pfn,
838                                 unsigned int order,
839                                 int migratetype)
840 {
841         unsigned long nr_scanned;
842         spin_lock(&zone->lock);
843         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
844         if (nr_scanned)
845                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
846
847         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
848                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
849                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
850         }
851         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
852         spin_unlock(&zone->lock);
853 }
854
855 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
856 {
857         int ret = 1;
858
859         /*
860          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
861          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
862          */
863         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
864
865         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
866                 ret = 0;
867                 goto out;
868         }
869         switch (page - head_page) {
870         case 1:
871                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
872                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
873                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
874                         goto out;
875                 }
876                 break;
877         case 2:
878                 /*
879                  * the second tail page: ->mapping is
880                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
881                  */
882                 break;
883         default:
884                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
885                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
886                         goto out;
887                 }
888                 break;
889         }
890         if (unlikely(!PageTail(page))) {
891                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
892                 goto out;
893         }
894         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
895                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
896                 goto out;
897         }
898         ret = 0;
899 out:
900         page->mapping = NULL;
901         clear_compound_head(page);
902         return ret;
903 }
904
905 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
906                                 unsigned long zone, int nid)
907 {
908         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
909         init_page_count(page);
910         page_mapcount_reset(page);
911         page_cpupid_reset_last(page);
912
913         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
914 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
915         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
916         if (!is_highmem_idx(zone))
917                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
918 #endif
919 }
920
921 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
922                                         int nid)
923 {
924         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
925 }
926
927 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
928 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
929 {
930         pg_data_t *pgdat;
931         int nid, zid;
932
933         if (!early_page_uninitialised(pfn))
934                 return;
935
936         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
937         pgdat = NODE_DATA(nid);
938
939         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
940                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
941
942                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
943                         break;
944         }
945         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
946 }
947 #else
948 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
949 {
950 }
951 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
952
953 /*
954  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
955  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
956  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
957  * sent to the buddy page allocator.
958  */
959 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
960 {
961         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
962         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
963
964         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
965                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
966                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
967
968                         init_reserved_page(start_pfn);
969
970                         /* Avoid false-positive PageTail() */
971                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
972
973                         SetPageReserved(page);
974                 }
975         }
976 }
977
978 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
979 {
980         bool compound = PageCompound(page);
981         int i, bad = 0;
982
983         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
984         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
985
986         trace_mm_page_free(page, order);
987         kmemcheck_free_shadow(page, order);
988         kasan_free_pages(page, order);
989
990         if (PageAnon(page))
991                 page->mapping = NULL;
992         bad += free_pages_check(page);
993         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
994                 if (compound)
995                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
996                 bad += free_pages_check(page + i);
997         }
998         if (bad)
999                 return false;
1000
1001         reset_page_owner(page, order);
1002
1003         if (!PageHighMem(page)) {
1004                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1005                                            PAGE_SIZE << order);
1006                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1007                                            PAGE_SIZE << order);
1008         }
1009         arch_free_page(page, order);
1010         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1011
1012         return true;
1013 }
1014
1015 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1016 {
1017         unsigned long flags;
1018         int migratetype;
1019         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1020
1021         if (!free_pages_prepare(page, order))
1022                 return;
1023
1024         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1025         local_irq_save(flags);
1026         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1027         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1028         local_irq_restore(flags);
1029 }
1030
1031 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1032                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1033 {
1034         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1035         struct page *p = page;
1036         unsigned int loop;
1037
1038         prefetchw(p);
1039         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1040                 prefetchw(p + 1);
1041                 __ClearPageReserved(p);
1042                 set_page_count(p, 0);
1043         }
1044         __ClearPageReserved(p);
1045         set_page_count(p, 0);
1046
1047         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1048         set_page_refcounted(page);
1049         __free_pages(page, order);
1050 }
1051
1052 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1053         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1054
1055 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1056
1057 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1058 {
1059         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1060         int nid;
1061
1062         spin_lock(&early_pfn_lock);
1063         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1064         if (nid < 0)
1065                 nid = 0;
1066         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1067
1068         return nid;
1069 }
1070 #endif
1071
1072 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1073 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1074                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1075 {
1076         int nid;
1077
1078         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1079         if (nid >= 0 && nid != node)
1080                 return false;
1081         return true;
1082 }
1083
1084 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1085 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1086 {
1087         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1088 }
1089
1090 #else
1091
1092 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1093 {
1094         return true;
1095 }
1096 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1097                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1098 {
1099         return true;
1100 }
1101 #endif
1102
1103
1104 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1105                                                         unsigned int order)
1106 {
1107         if (early_page_uninitialised(pfn))
1108                 return;
1109         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1110 }
1111
1112 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1113 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1114                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1115 {
1116         int i;
1117
1118         if (!page)
1119                 return;
1120
1121         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1122         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1123             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1124                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1125                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1126                 return;
1127         }
1128
1129         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1130                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1131 }
1132
1133 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1134 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1135 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1136
1137 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1138 {
1139         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1140                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1141 }
1142
1143 /* Initialise remaining memory on a node */
1144 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1145 {
1146         pg_data_t *pgdat = data;
1147         int nid = pgdat->node_id;
1148         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1149         unsigned long start = jiffies;
1150         unsigned long nr_pages = 0;
1151         unsigned long walk_start, walk_end;
1152         int i, zid;
1153         struct zone *zone;
1154         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1155         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1156
1157         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1158                 pgdat_init_report_one_done();
1159                 return 0;
1160         }
1161
1162         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1163         if (!cpumask_empty(cpumask))
1164                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1165
1166         /* Sanity check boundaries */
1167         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1168         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1169         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1170
1171         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1172         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1173                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1174                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1175                         break;
1176         }
1177
1178         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1179                 unsigned long pfn, end_pfn;
1180                 struct page *page = NULL;
1181                 struct page *free_base_page = NULL;
1182                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1183                 int nr_to_free = 0;
1184
1185                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1186                 pfn = first_init_pfn;
1187                 if (pfn < walk_start)
1188                         pfn = walk_start;
1189                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1190                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1191
1192                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1193                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1194                                 goto free_range;
1195
1196                         /*
1197                          * Ensure pfn_valid is checked every
1198                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1199                          */
1200                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1201                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1202                                         page = NULL;
1203                                         goto free_range;
1204                                 }
1205                         }
1206
1207                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1208                                 page = NULL;
1209                                 goto free_range;
1210                         }
1211
1212                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1213                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1214                                 page++;
1215                         } else {
1216                                 nr_pages += nr_to_free;
1217                                 deferred_free_range(free_base_page,
1218                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1219                                 free_base_page = NULL;
1220                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1221
1222                                 page = pfn_to_page(pfn);
1223                                 cond_resched();
1224                         }
1225
1226                         if (page->flags) {
1227                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1228                                 goto free_range;
1229                         }
1230
1231                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1232                         if (!free_base_page) {
1233                                 free_base_page = page;
1234                                 free_base_pfn = pfn;
1235                                 nr_to_free = 0;
1236                         }
1237                         nr_to_free++;
1238
1239                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1240                         continue;
1241 free_range:
1242                         /* Free the current block of pages to allocator */
1243                         nr_pages += nr_to_free;
1244                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1245                                                                 nr_to_free);
1246                         free_base_page = NULL;
1247                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1248                 }
1249
1250                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1251         }
1252
1253         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1254         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1255
1256         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1257                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1258
1259         pgdat_init_report_one_done();
1260         return 0;
1261 }
1262
1263 void __init page_alloc_init_late(void)
1264 {
1265         int nid;
1266
1267         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1268         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1269         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1270                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1271         }
1272
1273         /* Block until all are initialised */
1274         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1275
1276         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1277         files_maxfiles_init();
1278 }
1279 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1280
1281 #ifdef CONFIG_CMA
1282 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1283 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1284 {
1285         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1286         struct page *p = page;
1287
1288         do {
1289                 __ClearPageReserved(p);
1290                 set_page_count(p, 0);
1291         } while (++p, --i);
1292
1293         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1294
1295         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1296                 i = pageblock_nr_pages;
1297                 p = page;
1298                 do {
1299                         set_page_refcounted(p);
1300                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1301                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1302                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1303         } else {
1304                 set_page_refcounted(page);
1305                 __free_pages(page, pageblock_order);
1306         }
1307
1308         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1309 }
1310 #endif
1311
1312 /*
1313  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1314  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1315  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1316  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1317  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1318  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1319  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1320  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1321  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1322  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1323  *
1324  * -- nyc
1325  */
1326 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1327         int low, int high, struct free_area *area,
1328         int migratetype)
1329 {
1330         unsigned long size = 1 << high;
1331
1332         while (high > low) {
1333                 area--;
1334                 high--;
1335                 size >>= 1;
1336                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1337
1338                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1339                         debug_guardpage_enabled() &&
1340                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1341                         /*
1342                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1343                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1344                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1345                          * pages will stay not present in virtual address space
1346                          */
1347                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1348                         continue;
1349                 }
1350                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1351                 area->nr_free++;
1352                 set_page_order(&page[size], high);
1353         }
1354 }
1355
1356 /*
1357  * This page is about to be returned from the page allocator
1358  */
1359 static inline int check_new_page(struct page *page)
1360 {
1361         const char *bad_reason = NULL;
1362         unsigned long bad_flags = 0;
1363
1364         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1365                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1366         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1367                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1368         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1369                 bad_reason = "nonzero _count";
1370         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1371                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1372                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1373         }
1374         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1375                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1376                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1377         }
1378 #ifdef CONFIG_MEMCG
1379         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1380                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1381 #endif
1382         if (unlikely(bad_reason)) {
1383                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1384                 return 1;
1385         }
1386         return 0;
1387 }
1388
1389 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1390                                                                 int alloc_flags)
1391 {
1392         int i;
1393
1394         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1395                 struct page *p = page + i;
1396                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1397                         return 1;
1398         }
1399
1400         set_page_private(page, 0);
1401         set_page_refcounted(page);
1402
1403         arch_alloc_page(page, order);
1404         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1405         kasan_alloc_pages(page, order);
1406
1407         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1408                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1409                         clear_highpage(page + i);
1410
1411         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1412                 prep_compound_page(page, order);
1413
1414         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1415
1416         /*
1417          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1418          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1419          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1420          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1421          */
1422         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1423                 set_page_pfmemalloc(page);
1424         else
1425                 clear_page_pfmemalloc(page);
1426
1427         return 0;
1428 }
1429
1430 /*
1431  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1432  * the smallest available page from the freelists
1433  */
1434 static inline
1435 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1436                                                 int migratetype)
1437 {
1438         unsigned int current_order;
1439         struct free_area *area;
1440         struct page *page;
1441
1442         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1443         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1444                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1445                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1446                                                         struct page, lru);
1447                 if (!page)
1448                         continue;
1449                 list_del(&page->lru);
1450                 rmv_page_order(page);
1451                 area->nr_free--;
1452                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1453                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1454                 return page;
1455         }
1456
1457         return NULL;
1458 }
1459
1460
1461 /*
1462  * This array describes the order lists are fallen back to when
1463  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1464  */
1465 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1466         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1467         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1468         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1469 #ifdef CONFIG_CMA
1470         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1471 #endif
1472 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1473         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1474 #endif
1475 };
1476
1477 #ifdef CONFIG_CMA
1478 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1479                                         unsigned int order)
1480 {
1481         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1482 }
1483 #else
1484 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1485                                         unsigned int order) { return NULL; }
1486 #endif
1487
1488 /*
1489  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1490  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1491  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1492  */
1493 int move_freepages(struct zone *zone,
1494                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1495                           int migratetype)
1496 {
1497         struct page *page;
1498         unsigned int order;
1499         int pages_moved = 0;
1500
1501 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1502         /*
1503          * page_zone is not safe to call in this context when
1504          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1505          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1506          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1507          * grouping pages by mobility
1508          */
1509         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1510 #endif
1511
1512         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1513                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1514                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1515
1516                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1517                         page++;
1518                         continue;
1519                 }
1520
1521                 if (!PageBuddy(page)) {
1522                         page++;
1523                         continue;
1524                 }
1525
1526                 order = page_order(page);
1527                 list_move(&page->lru,
1528                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1529                 page += 1 << order;
1530                 pages_moved += 1 << order;
1531         }
1532
1533         return pages_moved;
1534 }
1535
1536 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1537                                 int migratetype)
1538 {
1539         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1540         struct page *start_page, *end_page;
1541
1542         start_pfn = page_to_pfn(page);
1543         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1544         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1545         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1546         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1547
1548         /* Do not cross zone boundaries */
1549         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1550                 start_page = page;
1551         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1552                 return 0;
1553
1554         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1555 }
1556
1557 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1558                                         int start_order, int migratetype)
1559 {
1560         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1561
1562         while (nr_pageblocks--) {
1563                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1564                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1565         }
1566 }
1567
1568 /*
1569  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1570  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1571  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1572  *
1573  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1574  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1575  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1576  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1577  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1578  * pageblocks.
1579  */
1580 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1581 {
1582         /*
1583          * Leaving this order check is intended, although there is
1584          * relaxed order check in next check. The reason is that
1585          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1586          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1587          * so could be changed anytime.
1588          */
1589         if (order >= pageblock_order)
1590                 return true;
1591
1592         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1593                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1594                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1595                 page_group_by_mobility_disabled)
1596                 return true;
1597
1598         return false;
1599 }
1600
1601 /*
1602  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1603  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1604  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1605  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1606  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1607  */
1608 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1609                                                           int start_type)
1610 {
1611         unsigned int current_order = page_order(page);
1612         int pages;
1613
1614         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1615         if (current_order >= pageblock_order) {
1616                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1617                 return;
1618         }
1619
1620         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1621
1622         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1623         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1624                         page_group_by_mobility_disabled)
1625                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1626 }
1627
1628 /*
1629  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1630  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1631  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1632  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1633  */
1634 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1635                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1636 {
1637         int i;
1638         int fallback_mt;
1639
1640         if (area->nr_free == 0)
1641                 return -1;
1642
1643         *can_steal = false;
1644         for (i = 0;; i++) {
1645                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1646                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1647                         break;
1648
1649                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1650                         continue;
1651
1652                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1653                         *can_steal = true;
1654
1655                 if (!only_stealable)
1656                         return fallback_mt;
1657
1658                 if (*can_steal)
1659                         return fallback_mt;
1660         }
1661
1662         return -1;
1663 }
1664
1665 /*
1666  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1667  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1668  */
1669 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1670                                 unsigned int alloc_order)
1671 {
1672         int mt;
1673         unsigned long max_managed, flags;
1674
1675         /*
1676          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1677          * Check is race-prone but harmless.
1678          */
1679         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1680         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1681                 return;
1682
1683         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1684
1685         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1686         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1687                 goto out_unlock;
1688
1689         /* Yoink! */
1690         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1691         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1692                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1693                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1694                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1695                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1696         }
1697
1698 out_unlock:
1699         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1704  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1705  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1706  * to recover from than an OOM.
1707  */
1708 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1709 {
1710         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1711         unsigned long flags;
1712         struct zoneref *z;
1713         struct zone *zone;
1714         struct page *page;
1715         int order;
1716
1717         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1718                                                                 ac->nodemask) {
1719                 /* Preserve at least one pageblock */
1720                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1721                         continue;
1722
1723                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1724                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1725                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1726
1727                         page = list_first_entry_or_null(
1728                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1729                                         struct page, lru);
1730                         if (!page)
1731                                 continue;
1732
1733                         /*
1734                          * It should never happen but changes to locking could
1735                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1736                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1737                          * and watch for underflows.
1738                          */
1739                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1740                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1741
1742                         /*
1743                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1744                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1745                          * is doing the work and needs the pages. More
1746                          * importantly, if the block was always converted to
1747                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1748                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1749                          * may increase.
1750                          */
1751                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1752                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1753                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1754                         return;
1755                 }
1756                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1757         }
1758 }
1759
1760 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1761 static inline struct page *
1762 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1763 {
1764         struct free_area *area;
1765         unsigned int current_order;
1766         struct page *page;
1767         int fallback_mt;
1768         bool can_steal;
1769
1770         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1771         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1772                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1773                                 --current_order) {
1774                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1775                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1776                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1777                 if (fallback_mt == -1)
1778                         continue;
1779
1780                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1781                                                 struct page, lru);
1782                 if (can_steal)
1783                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1784
1785                 /* Remove the page from the freelists */
1786                 area->nr_free--;
1787                 list_del(&page->lru);
1788                 rmv_page_order(page);
1789
1790                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1791                                         start_migratetype);
1792                 /*
1793                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1794                  * migratetype depending on the decisions in
1795                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1796                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1797                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1798                  */
1799                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1800
1801                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1802                         start_migratetype, fallback_mt);
1803
1804                 return page;
1805         }
1806
1807         return NULL;
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1812  * Call me with the zone->lock already held.
1813  */
1814 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1815                                 int migratetype)
1816 {
1817         struct page *page;
1818
1819         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1820         if (unlikely(!page)) {
1821                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1822                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1823
1824                 if (!page)
1825                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1826         }
1827
1828         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1829         return page;
1830 }
1831
1832 /*
1833  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1834  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1835  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1836  */
1837 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1838                         unsigned long count, struct list_head *list,
1839                         int migratetype, bool cold)
1840 {
1841         int i;
1842
1843         spin_lock(&zone->lock);
1844         for (i = 0; i < count; ++i) {
1845                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1846                 if (unlikely(page == NULL))
1847                         break;
1848
1849                 /*
1850                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1851                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1852                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1853                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1854                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1855                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1856                  * properly.
1857                  */
1858                 if (likely(!cold))
1859                         list_add(&page->lru, list);
1860                 else
1861                         list_add_tail(&page->lru, list);
1862                 list = &page->lru;
1863                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1864                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1865                                               -(1 << order));
1866         }
1867         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1868         spin_unlock(&zone->lock);
1869         return i;
1870 }
1871
1872 #ifdef CONFIG_NUMA
1873 /*
1874  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1875  * currently executing processor on remote nodes after they have
1876  * expired.
1877  *
1878  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1879  * a single processor.
1880  */
1881 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1882 {
1883         unsigned long flags;
1884         int to_drain, batch;
1885
1886         local_irq_save(flags);
1887         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1888         to_drain = min(pcp->count, batch);
1889         if (to_drain > 0) {
1890                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1891                 pcp->count -= to_drain;
1892         }
1893         local_irq_restore(flags);
1894 }
1895 #endif
1896
1897 /*
1898  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1899  *
1900  * The processor must either be the current processor and the
1901  * thread pinned to the current processor or a processor that
1902  * is not online.
1903  */
1904 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1905 {
1906         unsigned long flags;
1907         struct per_cpu_pageset *pset;
1908         struct per_cpu_pages *pcp;
1909
1910         local_irq_save(flags);
1911         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1912
1913         pcp = &pset->pcp;
1914         if (pcp->count) {
1915                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1916                 pcp->count = 0;
1917         }
1918         local_irq_restore(flags);
1919 }
1920
1921 /*
1922  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1923  *
1924  * The processor must either be the current processor and the
1925  * thread pinned to the current processor or a processor that
1926  * is not online.
1927  */
1928 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1929 {
1930         struct zone *zone;
1931
1932         for_each_populated_zone(zone) {
1933                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1934         }
1935 }
1936
1937 /*
1938  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1939  *
1940  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1941  * the single zone's pages.
1942  */
1943 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1944 {
1945         int cpu = smp_processor_id();
1946
1947         if (zone)
1948                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1949         else
1950                 drain_pages(cpu);
1951 }
1952
1953 /*
1954  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1955  *
1956  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1957  *
1958  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1959  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1960  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1961  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1962  * before the call to on_each_cpu_mask().
1963  */
1964 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1965 {
1966         int cpu;
1967
1968         /*
1969          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1970          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1971          */
1972         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1973
1974         /*
1975          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1976          * as offline notification will cause the notified
1977          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1978          * disables preemption as part of its processing
1979          */
1980         for_each_online_cpu(cpu) {
1981                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1982                 struct zone *z;
1983                 bool has_pcps = false;
1984
1985                 if (zone) {
1986                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1987                         if (pcp->pcp.count)
1988                                 has_pcps = true;
1989                 } else {
1990                         for_each_populated_zone(z) {
1991                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1992                                 if (pcp->pcp.count) {
1993                                         has_pcps = true;
1994                                         break;
1995                                 }
1996                         }
1997                 }
1998
1999                 if (has_pcps)
2000                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2001                 else
2002                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2003         }
2004         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2005                                                                 zone, 1);
2006 }
2007
2008 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2009
2010 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2011 {
2012         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2013         unsigned long flags;
2014         unsigned int order, t;
2015         struct page *page;
2016
2017         if (zone_is_empty(zone))
2018                 return;
2019
2020         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2021
2022         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2023         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2024                 if (pfn_valid(pfn)) {
2025                         page = pfn_to_page(pfn);
2026                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2027                                 swsusp_unset_page_free(page);
2028                 }
2029
2030         for_each_migratetype_order(order, t) {
2031                 list_for_each_entry(page,
2032                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2033                         unsigned long i;
2034
2035                         pfn = page_to_pfn(page);
2036                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2037                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2038                 }
2039         }
2040         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2041 }
2042 #endif /* CONFIG_PM */
2043
2044 /*
2045  * Free a 0-order page
2046  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2047  */
2048 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2049 {
2050         struct zone *zone = page_zone(page);
2051         struct per_cpu_pages *pcp;
2052         unsigned long flags;
2053         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2054         int migratetype;
2055
2056         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2057                 return;
2058
2059         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2060         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2061         local_irq_save(flags);
2062         __count_vm_event(PGFREE);
2063
2064         /*
2065          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2066          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2067          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2068          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2069          * excessively into the page allocator
2070          */
2071         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2072                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2073                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2074                         goto out;
2075                 }
2076                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2077         }
2078
2079         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2080         if (!cold)
2081                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2082         else
2083                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2084         pcp->count++;
2085         if (pcp->count >= pcp->high) {
2086                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2087                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2088                 pcp->count -= batch;
2089         }
2090
2091 out:
2092         local_irq_restore(flags);
2093 }
2094
2095 /*
2096  * Free a list of 0-order pages
2097  */
2098 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2099 {
2100         struct page *page, *next;
2101
2102         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2103                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2104                 free_hot_cold_page(page, cold);
2105         }
2106 }
2107
2108 /*
2109  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2110  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2111  * Each sub-page must be freed individually.
2112  *
2113  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2114  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2115  */
2116 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2117 {
2118         int i;
2119         gfp_t gfp_mask;
2120
2121         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2122         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2123
2124 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2125         /*
2126          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2127          * otherwise free the whole shadow.
2128          */
2129         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2130                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2131 #endif
2132
2133         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2134         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2135         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2136                 set_page_refcounted(page + i);
2137                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2138         }
2139 }
2140 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2141
2142 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2143 {
2144         unsigned long watermark;
2145         struct zone *zone;
2146         int mt;
2147
2148         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2149
2150         zone = page_zone(page);
2151         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2152
2153         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2154                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2155                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2156                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2157                         return 0;
2158
2159                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2160         }
2161
2162         /* Remove page from free list */
2163         list_del(&page->lru);
2164         zone->free_area[order].nr_free--;
2165         rmv_page_order(page);
2166
2167         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2168
2169         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2170         if (order >= pageblock_order - 1) {
2171                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2172                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2173                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2174                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2175                                 set_pageblock_migratetype(page,
2176                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2177                 }
2178         }
2179
2180
2181         return 1UL << order;
2182 }
2183
2184 /*
2185  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2186  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2187  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2188  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2189  * are enabled.
2190  *
2191  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2192  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2193  */
2194 int split_free_page(struct page *page)
2195 {
2196         unsigned int order;
2197         int nr_pages;
2198
2199         order = page_order(page);
2200
2201         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2202         if (!nr_pages)
2203                 return 0;
2204
2205         /* Split into individual pages */
2206         set_page_refcounted(page);
2207         split_page(page, order);
2208         return nr_pages;
2209 }
2210
2211 /*
2212  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2213  */
2214 static inline
2215 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2216                         struct zone *zone, unsigned int order,
2217                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2218 {
2219         unsigned long flags;
2220         struct page *page;
2221         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2222
2223         if (likely(order == 0)) {
2224                 struct per_cpu_pages *pcp;
2225                 struct list_head *list;
2226
2227                 local_irq_save(flags);
2228                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2229                 list = &pcp->lists[migratetype];
2230                 if (list_empty(list)) {
2231                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2232                                         pcp->batch, list,
2233                                         migratetype, cold);
2234                         if (unlikely(list_empty(list)))
2235                                 goto failed;
2236                 }
2237
2238                 if (cold)
2239                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2240                 else
2241                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2242
2243                 list_del(&page->lru);
2244                 pcp->count--;
2245         } else {
2246                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2247                         /*
2248                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2249                          *
2250                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2251                          * properly detect and handle allocation failures.
2252                          *
2253                          * We most definitely don't want callers attempting to
2254                          * allocate greater than order-1 page units with
2255                          * __GFP_NOFAIL.
2256                          */
2257                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2258                 }
2259                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2260
2261                 page = NULL;
2262                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2263                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2264                         if (page)
2265                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2266                 }
2267                 if (!page)
2268                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2269                 spin_unlock(&zone->lock);
2270                 if (!page)
2271                         goto failed;
2272                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2273                                           get_pcppage_migratetype(page));
2274         }
2275
2276         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2277         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2278             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2279                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2280
2281         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2282         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2283         local_irq_restore(flags);
2284
2285         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2286         return page;
2287
2288 failed:
2289         local_irq_restore(flags);
2290         return NULL;
2291 }
2292
2293 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2294
2295 static struct {
2296         struct fault_attr attr;
2297
2298         bool ignore_gfp_highmem;
2299         bool ignore_gfp_reclaim;
2300         u32 min_order;
2301 } fail_page_alloc = {
2302         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2303         .ignore_gfp_reclaim = true,
2304         .ignore_gfp_highmem = true,
2305         .min_order = 1,
2306 };
2307
2308 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2309 {
2310         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2311 }
2312 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2313
2314 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2315 {
2316         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2317                 return false;
2318         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2319                 return false;
2320         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2321                 return false;
2322         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2323                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2324                 return false;
2325
2326         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2327 }
2328
2329 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2330
2331 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2332 {
2333         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2334         struct dentry *dir;
2335
2336         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2337                                         &fail_page_alloc.attr);
2338         if (IS_ERR(dir))
2339                 return PTR_ERR(dir);
2340
2341         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2342                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2343                 goto fail;
2344         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2345                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2346                 goto fail;
2347         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2348                                 &fail_page_alloc.min_order))
2349                 goto fail;
2350
2351         return 0;
2352 fail:
2353         debugfs_remove_recursive(dir);
2354
2355         return -ENOMEM;
2356 }
2357
2358 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2359
2360 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2361
2362 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2363
2364 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2365 {
2366         return false;
2367 }
2368
2369 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2370
2371 /*
2372  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2373  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2374  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2375  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2376  */
2377 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2378                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2379                         long free_pages)
2380 {
2381         long min = mark;
2382         int o;
2383         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2384
2385         /* free_pages may go negative - that's OK */
2386         free_pages -= (1 << order) - 1;
2387
2388         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2389                 min -= min / 2;
2390
2391         /*
2392          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2393          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2394          * atomic reserve but it avoids a search.
2395          */
2396         if (likely(!alloc_harder))
2397                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2398         else
2399                 min -= min / 4;
2400
2401 #ifdef CONFIG_CMA
2402         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2403         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2404                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2405 #endif
2406
2407         /*
2408          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2409          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2410          * even if a suitable page happened to be free.
2411          */
2412         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2413                 return false;
2414
2415         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2416         if (!order)
2417                 return true;
2418
2419         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2420         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2421                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2422                 int mt;
2423
2424                 if (!area->nr_free)
2425                         continue;
2426
2427                 if (alloc_harder)
2428                         return true;
2429
2430                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2431                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2432                                 return true;
2433                 }
2434
2435 #ifdef CONFIG_CMA
2436                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2437                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2438                         return true;
2439                 }
2440 #endif
2441         }
2442         return false;
2443 }
2444
2445 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2446                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2447 {
2448         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2449                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2450 }
2451
2452 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2453                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2454 {
2455         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2456
2457         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2458                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2459
2460         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2461                                                                 free_pages);
2462 }
2463
2464 #ifdef CONFIG_NUMA
2465 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2466 {
2467         return local_zone->node == zone->node;
2468 }
2469
2470 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2471 {
2472         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2473                                 RECLAIM_DISTANCE;
2474 }
2475 #else   /* CONFIG_NUMA */
2476 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2477 {
2478         return true;
2479 }
2480
2481 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2482 {
2483         return true;
2484 }
2485 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2486
2487 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2488 {
2489         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2490
2491         do {
2492                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2493                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2494                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2495                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2496         } while (zone++ != preferred_zone);
2497 }
2498
2499 /*
2500  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2501  * a page.
2502  */
2503 static struct page *
2504 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2505                                                 const struct alloc_context *ac)
2506 {
2507         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2508         struct zoneref *z;
2509         struct page *page = NULL;
2510         struct zone *zone;
2511         int nr_fair_skipped = 0;
2512         bool zonelist_rescan;
2513
2514 zonelist_scan:
2515         zonelist_rescan = false;
2516
2517         /*
2518          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2519          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2520          */
2521         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2522                                                                 ac->nodemask) {
2523                 unsigned long mark;
2524
2525                 if (cpusets_enabled() &&
2526                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2527                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2528                                 continue;
2529                 /*
2530                  * Distribute pages in proportion to the individual
2531                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2532                  * page was allocated in should have no effect on the
2533                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2534                  */
2535                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2536                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2537                                 break;
2538                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2539                                 nr_fair_skipped++;
2540                                 continue;
2541                         }
2542                 }
2543                 /*
2544                  * When allocating a page cache page for writing, we
2545                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2546                  * limit, such that no single zone holds more than its
2547                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2548                  * The dirty limits take into account the zone's
2549                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2550                  * should be able to balance it without having to
2551                  * write pages from its LRU list.
2552                  *
2553                  * This may look like it could increase pressure on
2554                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2555                  * before they are full.  But the pages that do spill
2556                  * over are limited as the lower zones are protected
2557                  * by this very same mechanism.  It should not become
2558                  * a practical burden to them.
2559                  *
2560                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2561                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2562                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2563                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2564                  * zones are together not big enough to reach the
2565                  * global limit.  The proper fix for these situations
2566                  * will require awareness of zones in the
2567                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2568                  */
2569                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2570                         continue;
2571
2572                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2573                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2574                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2575                         int ret;
2576
2577                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2578                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2579                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2580                                 goto try_this_zone;
2581
2582                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2583                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2584                                 continue;
2585
2586                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2587                         switch (ret) {
2588                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2589                                 /* did not scan */
2590                                 continue;
2591                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2592                                 /* scanned but unreclaimable */
2593                                 continue;
2594                         default:
2595                                 /* did we reclaim enough */
2596                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2597                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2598                                         goto try_this_zone;
2599
2600                                 continue;
2601                         }
2602                 }
2603
2604 try_this_zone:
2605                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2606                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2607                 if (page) {
2608                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2609                                 goto try_this_zone;
2610
2611                         /*
2612                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2613                          * if the pageblock should be reserved for the future
2614                          */
2615                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2616                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2617
2618                         return page;
2619                 }
2620         }
2621
2622         /*
2623          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2624          * local node.  However, the local node might have free pages left
2625          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2626          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2627          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2628          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2629          */
2630         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2631                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2632                 if (nr_fair_skipped) {
2633                         zonelist_rescan = true;
2634                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2635                 }
2636                 if (nr_online_nodes > 1)
2637                         zonelist_rescan = true;
2638         }
2639
2640         if (zonelist_rescan)
2641                 goto zonelist_scan;
2642
2643         return NULL;
2644 }
2645
2646 /*
2647  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2648  * meminfo in irq context.
2649  */
2650 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2651 {
2652         bool ret = false;
2653
2654 #if NODES_SHIFT > 8
2655         ret = in_interrupt();
2656 #endif
2657         return ret;
2658 }
2659
2660 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2661                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2662                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2663
2664 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2665 {
2666         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2667
2668         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2669             debug_guardpage_minorder() > 0)
2670                 return;
2671
2672         /*
2673          * This documents exceptions given to allocations in certain
2674          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2675          * of allowed nodes.
2676          */
2677         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2678                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2679                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2680                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2681         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2682                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2683
2684         if (fmt) {
2685                 struct va_format vaf;
2686                 va_list args;
2687
2688                 va_start(args, fmt);
2689
2690                 vaf.fmt = fmt;
2691                 vaf.va = &args;
2692
2693                 pr_warn("%pV", &vaf);
2694
2695                 va_end(args);
2696         }
2697
2698         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2699                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2700         dump_stack();
2701         if (!should_suppress_show_mem())
2702                 show_mem(filter);
2703 }
2704
2705 static inline struct page *
2706 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2707         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2708 {
2709         struct oom_control oc = {
2710                 .zonelist = ac->zonelist,
2711                 .nodemask = ac->nodemask,
2712                 .gfp_mask = gfp_mask,
2713                 .order = order,
2714         };
2715         struct page *page;
2716
2717         *did_some_progress = 0;
2718
2719         /*
2720          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2721          * making progress for us.
2722          */
2723         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2724                 *did_some_progress = 1;
2725                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2726                 return NULL;
2727         }
2728
2729         /*
2730          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2731          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2732          * we're still under heavy pressure.
2733          */
2734         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2735                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2736         if (page)
2737                 goto out;
2738
2739         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2740                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2741                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2742                         goto out;
2743                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2744                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2745                         goto out;
2746                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2747                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2748                         goto out;
2749                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2750                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2751                         /*
2752                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2753                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2754                          * keep looping as per tradition.
2755                          */
2756                         *did_some_progress = 1;
2757                         goto out;
2758                 }
2759                 if (pm_suspended_storage())
2760                         goto out;
2761                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2762                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2763                         goto out;
2764         }
2765         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2766         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2767                 *did_some_progress = 1;
2768
2769                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2770                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2771                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2772                         /*
2773                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2774                          * are depleted
2775                          */
2776                         if (!page)
2777                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2778                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2779                 }
2780         }
2781 out:
2782         mutex_unlock(&oom_lock);
2783         return page;
2784 }
2785
2786 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2787 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2788 static struct page *
2789 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2790                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2791                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2792                 bool *deferred_compaction)
2793 {
2794         unsigned long compact_result;
2795         struct page *page;
2796
2797         if (!order)
2798                 return NULL;
2799
2800         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2801         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2802                                                 mode, contended_compaction);
2803         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2804
2805         switch (compact_result) {
2806         case COMPACT_DEFERRED:
2807                 *deferred_compaction = true;
2808                 /* fall-through */
2809         case COMPACT_SKIPPED:
2810                 return NULL;
2811         default:
2812                 break;
2813         }
2814
2815         /*
2816          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2817          * count a compaction stall
2818          */
2819         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2820
2821         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2822                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2823
2824         if (page) {
2825                 struct zone *zone = page_zone(page);
2826
2827                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2828                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2829                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2830                 return page;
2831         }
2832
2833         /*
2834          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2835          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2836          */
2837         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2838
2839         cond_resched();
2840
2841         return NULL;
2842 }
2843 #else
2844 static inline struct page *
2845 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2846                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2847                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2848                 bool *deferred_compaction)
2849 {
2850         return NULL;
2851 }
2852 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2853
2854 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2855 static int
2856 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2857                                         const struct alloc_context *ac)
2858 {
2859         struct reclaim_state reclaim_state;
2860         int progress;
2861
2862         cond_resched();
2863
2864         /* We now go into synchronous reclaim */
2865         cpuset_memory_pressure_bump();
2866         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2867         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2868         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2869         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2870
2871         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2872                                                                 ac->nodemask);
2873
2874         current->reclaim_state = NULL;
2875         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2876         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2877
2878         cond_resched();
2879
2880         return progress;
2881 }
2882
2883 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2884 static inline struct page *
2885 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2886                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2887                 unsigned long *did_some_progress)
2888 {
2889         struct page *page = NULL;
2890         bool drained = false;
2891
2892         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2893         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2894                 return NULL;
2895
2896 retry:
2897         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2898                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2899
2900         /*
2901          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2902          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2903          * Shrink them them and try again
2904          */
2905         if (!page && !drained) {
2906                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2907                 drain_all_pages(NULL);
2908                 drained = true;
2909                 goto retry;
2910         }
2911
2912         return page;
2913 }
2914
2915 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2916 {
2917         struct zoneref *z;
2918         struct zone *zone;
2919
2920         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2921                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2922                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2923 }
2924
2925 static inline int
2926 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2927 {
2928         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2929
2930         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2931         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2932
2933         /*
2934          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2935          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2936          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2937          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2938          */
2939         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2940
2941         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2942                 /*
2943                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2944                  * if it can't schedule.
2945                  */
2946                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2947                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2948                 /*
2949                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2950                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2951                  */
2952                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2953         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2954                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2955
2956         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2957                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2958                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2959                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2960                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2961                 else if (!in_interrupt() &&
2962                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2963                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2964                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2965         }
2966 #ifdef CONFIG_CMA
2967         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2968                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2969 #endif
2970         return alloc_flags;
2971 }
2972
2973 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2974 {
2975         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2976 }
2977
2978 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2979 {
2980         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
2981 }
2982
2983 static inline struct page *
2984 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2985                                                 struct alloc_context *ac)
2986 {
2987         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
2988         struct page *page = NULL;
2989         int alloc_flags;
2990         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2991         unsigned long did_some_progress;
2992         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2993         bool deferred_compaction = false;
2994         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2995
2996         /*
2997          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2998          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2999          * be using allocators in order of preference for an area that is
3000          * too large.
3001          */
3002         if (order >= MAX_ORDER) {
3003                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3004                 return NULL;
3005         }
3006
3007         /*
3008          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3009          * callers that are not in atomic context.
3010          */
3011         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3012                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3013                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3014
3015         /*
3016          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3017          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3018          * speculative node-specific allocation.
3019          */
3020         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3021                 goto nopage;
3022
3023 retry:
3024         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3025                 wake_all_kswapds(order, ac);
3026
3027         /*
3028          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3029          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3030          * to how we want to proceed.
3031          */
3032         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3033
3034         /*
3035          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3036          * cpusets.
3037          */
3038         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3039                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3040                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3041                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3042                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3043         }
3044
3045         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3046         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3047                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3048         if (page)
3049                 goto got_pg;
3050
3051         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3052         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3053                 /*
3054                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3055                  * the allocation is high priority and these type of
3056                  * allocations are system rather than user orientated
3057                  */
3058                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3059                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3060                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3061                 if (page)
3062                         goto got_pg;
3063         }
3064
3065         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3066         if (!can_direct_reclaim) {
3067                 /*
3068                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3069                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3070                  * to fail.
3071                  */
3072                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3073                 goto nopage;
3074         }
3075
3076         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3077         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3078                 /*
3079                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3080                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3081                  * for somebody to do a work for us.
3082                  */
3083                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3084                         cond_resched();
3085                         goto retry;
3086                 }
3087                 goto nopage;
3088         }
3089
3090         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3091         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3092                 goto nopage;
3093
3094         /*
3095          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3096          * attempts after direct reclaim are synchronous
3097          */
3098         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3099                                         migration_mode,
3100                                         &contended_compaction,
3101                                         &deferred_compaction);
3102         if (page)
3103                 goto got_pg;
3104
3105         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3106         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3107                 /*
3108                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3109                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3110                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3111                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3112                  * instead of entering direct reclaim.
3113                  */
3114                 if (deferred_compaction)
3115                         goto nopage;
3116
3117                 /*
3118                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3119                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3120                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3121                  * so we fallback to base pages instead.
3122                  */
3123                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3124                         goto nopage;
3125
3126                 /*
3127                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3128                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3129                  * khugepaged trying to collapse.
3130                  */
3131                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3132                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3133                         goto nopage;
3134         }
3135
3136         /*
3137          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3138          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3139          * khugepaged trying to collapse.
3140          */
3141         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3142                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3143
3144         /* Try direct reclaim and then allocating */
3145         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3146                                                         &did_some_progress);
3147         if (page)
3148                 goto got_pg;
3149
3150         /* Do not loop if specifically requested */
3151         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3152                 goto noretry;
3153
3154         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3155         pages_reclaimed += did_some_progress;
3156         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3157             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3158                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3159                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3160                 goto retry;
3161         }
3162
3163         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3164         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3165         if (page)
3166                 goto got_pg;
3167
3168         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3169         if (did_some_progress)
3170                 goto retry;
3171
3172 noretry:
3173         /*
3174          * High-order allocations do not necessarily loop after
3175          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3176          * being called after reclaim so call directly if necessary
3177          */
3178         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3179                                             ac, migration_mode,
3180                                             &contended_compaction,
3181                                             &deferred_compaction);
3182         if (page)
3183                 goto got_pg;
3184 nopage:
3185         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3186 got_pg:
3187         return page;
3188 }
3189
3190 /*
3191  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3192  */
3193 struct page *
3194 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3195                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3196 {
3197         struct zoneref *preferred_zoneref;
3198         struct page *page = NULL;
3199         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3200         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3201         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3202         struct alloc_context ac = {
3203                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3204                 .nodemask = nodemask,
3205                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3206         };
3207
3208         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3209
3210         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3211
3212         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3213
3214         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3215                 return NULL;
3216
3217         /*
3218          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3219          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3220          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3221          */
3222         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3223                 return NULL;
3224
3225         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3226                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3227
3228 retry_cpuset:
3229         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3230
3231         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3232         ac.zonelist = zonelist;
3233
3234         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3235         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3236
3237         /* The preferred zone is used for statistics later */
3238         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3239                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3240                                 &ac.preferred_zone);
3241         if (!ac.preferred_zone)
3242                 goto out;
3243         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3244
3245         /* First allocation attempt */
3246         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3247         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3248         if (unlikely(!page)) {
3249                 /*
3250                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3251                  * can deadlock because I/O on the device might not
3252                  * complete.
3253                  */
3254                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3255                 ac.spread_dirty_pages = false;
3256
3257                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3258         }
3259
3260         if (kmemcheck_enabled && page)
3261                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3262
3263         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3264
3265 out:
3266         /*
3267          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3268          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3269          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3270          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3271          */
3272         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3273                 goto retry_cpuset;
3274
3275         return page;
3276 }
3277 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3278
3279 /*
3280  * Common helper functions.
3281  */
3282 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3283 {
3284         struct page *page;
3285
3286         /*
3287          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3288          * a highmem page
3289          */
3290         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3291
3292         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3293         if (!page)
3294                 return 0;
3295         return (unsigned long) page_address(page);
3296 }
3297 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3298
3299 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3300 {
3301         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3302 }
3303 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3304
3305 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3306 {
3307         if (put_page_testzero(page)) {
3308                 if (order == 0)
3309                         free_hot_cold_page(page, false);
3310                 else
3311                         __free_pages_ok(page, order);
3312         }
3313 }
3314
3315 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3316
3317 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3318 {
3319         if (addr != 0) {
3320                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3321                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3322         }
3323 }
3324
3325 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3326
3327 /*
3328  * Page Fragment:
3329  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3330  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3331  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3332  *
3333  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3334  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3335  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3336  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3337  */
3338 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3339                                        gfp_t gfp_mask)
3340 {
3341         struct page *page = NULL;
3342         gfp_t gfp = gfp_mask;
3343
3344 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3345         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3346                     __GFP_NOMEMALLOC;
3347         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3348                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3349         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3350 #endif
3351         if (unlikely(!page))
3352                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3353
3354         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3355
3356         return page;
3357 }
3358
3359 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3360                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3361 {
3362         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3363         struct page *page;
3364         int offset;
3365
3366         if (unlikely(!nc->va)) {
3367 refill:
3368                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3369                 if (!page)
3370                         return NULL;
3371
3372 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3373                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3374                 size = nc->size;
3375 #endif
3376                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3377                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3378                  */
3379                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3380
3381                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3382                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3383                 nc->pagecnt_bias = size;
3384                 nc->offset = size;
3385         }
3386
3387         offset = nc->offset - fragsz;
3388         if (unlikely(offset < 0)) {
3389                 page = virt_to_page(nc->va);
3390
3391                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3392                         goto refill;
3393
3394 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3395                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3396                 size = nc->size;
3397 #endif
3398                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3399                 atomic_set(&page->_count, size);
3400
3401                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3402                 nc->pagecnt_bias = size;
3403                 offset = size - fragsz;
3404         }
3405
3406         nc->pagecnt_bias--;
3407         nc->offset = offset;
3408
3409         return nc->va + offset;
3410 }
3411 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3412
3413 /*
3414  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3415  */
3416 void __free_page_frag(void *addr)
3417 {
3418         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3419
3420         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3421                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3422 }
3423 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3424
3425 /*
3426  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3427  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3428  * equivalent to alloc_pages.
3429  *
3430  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3431  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3432  */
3433 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3434 {
3435         struct page *page;
3436
3437         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3438         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3439                 __free_pages(page, order);
3440                 page = NULL;
3441         }
3442         return page;
3443 }
3444
3445 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3446 {
3447         struct page *page;
3448
3449         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3450         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3451                 __free_pages(page, order);
3452                 page = NULL;
3453         }
3454         return page;
3455 }
3456
3457 /*
3458  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3459  * alloc_kmem_pages.
3460  */
3461 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3462 {
3463         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3464         __free_pages(page, order);
3465 }
3466
3467 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3468 {
3469         if (addr != 0) {
3470                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3471                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3472         }
3473 }
3474
3475 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3476                 size_t size)
3477 {
3478         if (addr) {
3479                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3480                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3481
3482                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3483                 while (used < alloc_end) {
3484                         free_page(used);
3485                         used += PAGE_SIZE;
3486                 }
3487         }
3488         return (void *)addr;
3489 }
3490
3491 /**
3492  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3493  * @size: the number of bytes to allocate
3494  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3495  *
3496  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3497  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3498  * allocate memory in power-of-two pages.
3499  *
3500  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3501  *
3502  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3503  */
3504 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3505 {
3506         unsigned int order = get_order(size);
3507         unsigned long addr;
3508
3509         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3510         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3511 }
3512 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3513
3514 /**
3515  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3516  *                         pages on a node.
3517  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3518  * @size: the number of bytes to allocate
3519  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3520  *
3521  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3522  * back.
3523  */
3524 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3525 {
3526         unsigned int order = get_order(size);
3527         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3528         if (!p)
3529                 return NULL;
3530         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3531 }
3532
3533 /**
3534  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3535  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3536  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3537  *
3538  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3539  */
3540 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3541 {
3542         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3543         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3544
3545         while (addr < end) {
3546                 free_page(addr);
3547                 addr += PAGE_SIZE;
3548         }
3549 }
3550 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3551
3552 /**
3553  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3554  * @offset: The zone index of the highest zone
3555  *
3556  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3557  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3558  * zone, the number of pages is calculated as:
3559  *     managed_pages - high_pages
3560  */
3561 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3562 {
3563         struct zoneref *z;
3564         struct zone *zone;
3565
3566         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3567         unsigned long sum = 0;
3568
3569         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3570
3571         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3572                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3573                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3574                 if (size > high)
3575                         sum += size - high;
3576         }
3577
3578         return sum;
3579 }
3580
3581 /**
3582  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3583  *
3584  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3585  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3586  */
3587 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3588 {
3589         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3590 }
3591 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3592
3593 /**
3594  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3595  *
3596  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3597  * high watermark within all zones.
3598  */
3599 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3600 {
3601         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3602 }
3603
3604 static inline void show_node(struct zone *zone)
3605 {
3606         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3607                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3608 }
3609
3610 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3611 {
3612         val->totalram = totalram_pages;
3613         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3614         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3615         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3616         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3617         val->freehigh = nr_free_highpages();
3618         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3619 }
3620
3621 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3622
3623 #ifdef CONFIG_NUMA
3624 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3625 {
3626         int zone_type;          /* needs to be signed */
3627         unsigned long managed_pages = 0;
3628         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3629
3630         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3631                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3632         val->totalram = managed_pages;
3633         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3634         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3635 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3636         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3637         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3638                         NR_FREE_PAGES);
3639 #else
3640         val->totalhigh = 0;
3641         val->freehigh = 0;
3642 #endif
3643         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3644 }
3645 #endif
3646
3647 /*
3648  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3649  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3650  */
3651 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3652 {
3653         bool ret = false;
3654         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3655
3656         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3657                 goto out;
3658
3659         do {
3660                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3661                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3662         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3663 out:
3664         return ret;
3665 }
3666
3667 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3668
3669 static void show_migration_types(unsigned char type)
3670 {
3671         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3672                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3673                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3674                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3675                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3676 #ifdef CONFIG_CMA
3677                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3678 #endif
3679 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3680                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3681 #endif
3682         };
3683         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3684         char *p = tmp;
3685         int i;
3686
3687         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3688                 if (type & (1 << i))
3689                         *p++ = types[i];
3690         }
3691
3692         *p = '\0';
3693         printk("(%s) ", tmp);
3694 }
3695
3696 /*
3697  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3698  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3699  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3700  *
3701  * Bits in @filter:
3702  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3703  *   cpuset.
3704  */
3705 void show_free_areas(unsigned int filter)
3706 {
3707         unsigned long free_pcp = 0;
3708         int cpu;
3709         struct zone *zone;
3710
3711         for_each_populated_zone(zone) {
3712                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3713                         continue;
3714
3715                 for_each_online_cpu(cpu)
3716                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3717         }
3718
3719         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3720                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3721                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3722                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3723                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3724                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3725                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3726                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3727                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3728                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3729                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3730                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3731                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3732                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3733                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3734                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3735                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3736                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3737                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3738                 global_page_state(NR_SHMEM),
3739                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3740                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3741                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3742                 free_pcp,
3743                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3744
3745         for_each_populated_zone(zone) {
3746                 int i;
3747
3748                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3749                         continue;
3750
3751                 free_pcp = 0;
3752                 for_each_online_cpu(cpu)
3753                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3754
3755                 show_node(zone);
3756                 printk("%s"
3757                         " free:%lukB"
3758                         " min:%lukB"
3759                         " low:%lukB"
3760                         " high:%lukB"
3761                         " active_anon:%lukB"
3762                         " inactive_anon:%lukB"
3763                         " active_file:%lukB"
3764                         " inactive_file:%lukB"
3765                         " unevictable:%lukB"
3766                         " isolated(anon):%lukB"
3767                         " isolated(file):%lukB"
3768                         " present:%lukB"
3769                         " managed:%lukB"
3770                         " mlocked:%lukB"
3771                         " dirty:%lukB"
3772                         " writeback:%lukB"
3773                         " mapped:%lukB"
3774                         " shmem:%lukB"
3775                         " slab_reclaimable:%lukB"
3776                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3777                         " kernel_stack:%lukB"
3778                         " pagetables:%lukB"
3779                         " unstable:%lukB"
3780                         " bounce:%lukB"
3781                         " free_pcp:%lukB"
3782                         " local_pcp:%ukB"
3783                         " free_cma:%lukB"
3784                         " writeback_tmp:%lukB"
3785                         " pages_scanned:%lu"
3786                         " all_unreclaimable? %s"
3787                         "\n",
3788                         zone->name,
3789                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3790                         K(min_wmark_pages(zone)),
3791                         K(low_wmark_pages(zone)),
3792                         K(high_wmark_pages(zone)),
3793                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3794                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3795                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3796                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3797                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3798                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3799                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3800                         K(zone->present_pages),
3801                         K(zone->managed_pages),
3802                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3803                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3804                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3805                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3806                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3807                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3808                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3809                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3810                                 THREAD_SIZE / 1024,
3811                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3812                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3813                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3814                         K(free_pcp),
3815                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3816                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3817                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3818                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3819                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3820                         );
3821                 printk("lowmem_reserve[]:");
3822                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3823                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3824                 printk("\n");
3825         }
3826
3827         for_each_populated_zone(zone) {
3828                 unsigned int order;
3829                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3830                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3831
3832                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3833                         continue;
3834                 show_node(zone);
3835                 printk("%s: ", zone->name);
3836
3837                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3838                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3839                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3840                         int type;
3841
3842                         nr[order] = area->nr_free;
3843                         total += nr[order] << order;
3844
3845                         types[order] = 0;
3846                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3847                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3848                                         types[order] |= 1 << type;
3849                         }
3850                 }
3851                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3852                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3853                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3854                         if (nr[order])
3855                                 show_migration_types(types[order]);
3856                 }
3857                 printk("= %lukB\n", K(total));
3858         }
3859
3860         hugetlb_show_meminfo();
3861
3862         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3863
3864         show_swap_cache_info();
3865 }
3866
3867 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3868 {
3869         zoneref->zone = zone;
3870         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3871 }
3872
3873 /*
3874  * Builds allocation fallback zone lists.
3875  *
3876  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3877  */
3878 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3879                                 int nr_zones)
3880 {
3881         struct zone *zone;
3882         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3883
3884         do {
3885                 zone_type--;
3886                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3887                 if (populated_zone(zone)) {
3888                         zoneref_set_zone(zone,
3889                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3890                         check_highest_zone(zone_type);
3891                 }
3892         } while (zone_type);
3893
3894         return nr_zones;
3895 }
3896
3897
3898 /*
3899  *  zonelist_order:
3900  *  0 = automatic detection of better ordering.
3901  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3902  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3903  *
3904  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3905  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3906  */
3907 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3908 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3909 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3910
3911 /* zonelist order in the kernel.
3912  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3913  */
3914 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3915 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3916
3917
3918 #ifdef CONFIG_NUMA
3919 /* The value user specified ....changed by config */
3920 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3921 /* string for sysctl */
3922 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3923 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3924
3925 /*
3926  * interface for configure zonelist ordering.
3927  * command line option "numa_zonelist_order"
3928  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3929  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3930  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3931  */
3932
3933 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3934 {
3935         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3936                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3937         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3938                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3939         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3940                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3941         } else {
3942                 printk(KERN_WARNING
3943                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3944                         "%s\n", s);
3945                 return -EINVAL;
3946         }
3947         return 0;
3948 }
3949
3950 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3951 {
3952         int ret;
3953
3954         if (!s)
3955                 return 0;
3956
3957         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3958         if (ret == 0)
3959                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3960
3961         return ret;
3962 }
3963 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3964
3965 /*
3966  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3967  */
3968 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3969                 void __user *buffer, size_t *length,
3970                 loff_t *ppos)
3971 {
3972         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3973         int ret;
3974         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3975
3976         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3977         if (write) {
3978                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3979                         ret = -EINVAL;
3980                         goto out;
3981                 }
3982                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3983         }
3984         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3985         if (ret)
3986                 goto out;
3987         if (write) {
3988                 int oldval = user_zonelist_order;
3989
3990                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3991                 if (ret) {
3992                         /*
3993                          * bogus value.  restore saved string
3994                          */
3995                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3996                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3997                         user_zonelist_order = oldval;
3998                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3999                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4000                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4001                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4002                 }
4003         }
4004 out:
4005         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4006         return ret;
4007 }
4008
4009
4010 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4011 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4012
4013 /**
4014  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4015  * @node: node whose fallback list we're appending
4016  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4017  *
4018  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4019  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4020  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4021  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4022  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4023  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4024  * on them otherwise.
4025  * It returns -1 if no node is found.
4026  */
4027 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4028 {
4029         int n, val;
4030         int min_val = INT_MAX;
4031         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4032         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4033
4034         /* Use the local node if we haven't already */
4035         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4036                 node_set(node, *used_node_mask);
4037                 return node;
4038         }
4039
4040         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4041
4042                 /* Don't want a node to appear more than once */
4043                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4044                         continue;
4045
4046                 /* Use the distance array to find the distance */
4047                 val = node_distance(node, n);
4048
4049                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4050                 val += (n < node);
4051
4052                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4053                 tmp = cpumask_of_node(n);
4054                 if (!cpumask_empty(tmp))
4055                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4056
4057                 /* Slight preference for less loaded node */
4058                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4059                 val += node_load[n];
4060
4061                 if (val < min_val) {
4062                         min_val = val;
4063                         best_node = n;
4064                 }
4065         }
4066
4067         if (best_node >= 0)
4068                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4069
4070         return best_node;
4071 }
4072
4073
4074 /*
4075  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4076  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4077  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4078  */
4079 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4080 {
4081         int j;
4082         struct zonelist *zonelist;
4083
4084         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4085         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4086                 ;
4087         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4088         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4089         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4090 }
4091
4092 /*
4093  * Build gfp_thisnode zonelists
4094  */
4095 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4096 {
4097         int j;
4098         struct zonelist *zonelist;
4099
4100         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4101         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4102         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4103         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4104 }
4105
4106 /*
4107  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4108  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4109  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4110  * may still exist in local DMA zone.
4111  */
4112 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4113
4114 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4115 {
4116         int pos, j, node;
4117         int zone_type;          /* needs to be signed */
4118         struct zone *z;
4119         struct zonelist *zonelist;
4120
4121         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4122         pos = 0;
4123         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4124                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4125                         node = node_order[j];
4126                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4127                         if (populated_zone(z)) {
4128                                 zoneref_set_zone(z,
4129                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4130                                 check_highest_zone(zone_type);
4131                         }
4132                 }
4133         }
4134         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4135         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4136 }
4137
4138 #if defined(CONFIG_64BIT)
4139 /*
4140  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4141  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4142  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4143  */
4144 static int default_zonelist_order(void)
4145 {
4146         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4147 }
4148 #else
4149 /*
4150  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4151  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4152  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4153  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4154  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4155  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4156  */
4157 static int default_zonelist_order(void)
4158 {
4159         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4160 }
4161 #endif /* CONFIG_64BIT */
4162
4163 static void set_zonelist_order(void)
4164 {
4165         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4166                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4167         else
4168                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4169 }
4170
4171 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4172 {
4173         int i, node, load;
4174         nodemask_t used_mask;
4175         int local_node, prev_node;
4176         struct zonelist *zonelist;
4177         unsigned int order = current_zonelist_order;
4178
4179         /* initialize zonelists */
4180         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4181                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4182                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4183                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4184         }
4185
4186         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4187         local_node = pgdat->node_id;
4188         load = nr_online_nodes;
4189         prev_node = local_node;
4190         nodes_clear(used_mask);
4191
4192         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4193         i = 0;
4194
4195         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4196                 /*
4197                  * We don't want to pressure a particular node.
4198                  * So adding penalty to the first node in same
4199                  * distance group to make it round-robin.
4200                  */
4201                 if (node_distance(local_node, node) !=
4202                     node_distance(local_node, prev_node))
4203                         node_load[node] = load;
4204
4205                 prev_node = node;
4206                 load--;
4207                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4208                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4209                 else
4210                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4211         }
4212
4213         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4214                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4215                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4216         }
4217
4218         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4219 }
4220
4221 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4222 /*
4223  * Return node id of node used for "local" allocations.
4224  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4225  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4226  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4227  */
4228 int local_memory_node(int node)
4229 {
4230         struct zone *zone;
4231
4232         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4233                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4234                                    NULL,
4235                                    &zone);
4236         return zone->node;
4237 }
4238 #endif
4239
4240 #else   /* CONFIG_NUMA */
4241
4242 static void set_zonelist_order(void)
4243 {
4244         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4245 }
4246
4247 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4248 {
4249         int node, local_node;
4250         enum zone_type j;
4251         struct zonelist *zonelist;
4252
4253         local_node = pgdat->node_id;
4254
4255         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4256         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4257
4258         /*
4259          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4260          * of all the other nodes.
4261          * We don't want to pressure a particular node, so when
4262          * building the zones for node N, we make sure that the
4263          * zones coming right after the local ones are those from
4264          * node N+1 (modulo N)
4265          */
4266         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4267                 if (!node_online(node))
4268                         continue;
4269                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4270         }
4271         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4272                 if (!node_online(node))
4273                         continue;
4274                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4275         }
4276
4277         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4278         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4279 }
4280
4281 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4282
4283 /*
4284  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4285  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4286  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4287  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4288  * with interrupts disabled.
4289  *
4290  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4291  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4292  * hotplugged processors.
4293  *
4294  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4295  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4296  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4297  */
4298 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4299 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4300 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4301
4302 /*
4303  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4304  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4305  */
4306 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4307
4308 /* return values int ....just for stop_machine() */
4309 static int __build_all_zonelists(void *data)
4310 {
4311         int nid;
4312         int cpu;
4313         pg_data_t *self = data;
4314
4315 #ifdef CONFIG_NUMA
4316         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4317 #endif
4318
4319         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4320                 build_zonelists(self);
4321         }
4322
4323         for_each_online_node(nid) {
4324                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4325
4326                 build_zonelists(pgdat);
4327         }
4328
4329         /*
4330          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4331          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4332          * each zone will be allocated later when the per cpu
4333          * allocator is available.
4334          *
4335          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4336          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4337          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4338          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4339          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4340          * (a chicken-egg dilemma).
4341          */
4342         for_each_possible_cpu(cpu) {
4343                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4344
4345 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4346                 /*
4347                  * We now know the "local memory node" for each node--
4348                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4349                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4350                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4351                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4352                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4353                  */
4354                 if (cpu_online(cpu))
4355                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4356 #endif
4357         }
4358
4359         return 0;
4360 }
4361
4362 static noinline void __init
4363 build_all_zonelists_init(void)
4364 {
4365         __build_all_zonelists(NULL);
4366         mminit_verify_zonelist();
4367         cpuset_init_current_mems_allowed();
4368 }
4369
4370 /*
4371  * Called with zonelists_mutex held always
4372  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4373  *
4374  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4375  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4376  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4377  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4378  */
4379 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4380 {
4381         set_zonelist_order();
4382
4383         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4384                 build_all_zonelists_init();
4385         } else {
4386 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4387                 if (zone)
4388                         setup_zone_pageset(zone);
4389 #endif
4390                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4391                    of zonelist */
4392                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4393                 /* cpuset refresh routine should be here */
4394         }
4395         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4396         /*
4397          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4398          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4399          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4400          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4401          * disabled and enable it later
4402          */
4403         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4404                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4405         else
4406                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4407
4408         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4409                 "Total pages: %ld\n",
4410                         nr_online_nodes,
4411                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4412                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4413                         vm_total_pages);
4414 #ifdef CONFIG_NUMA
4415         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4416 #endif
4417 }
4418
4419 /*
4420  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4421  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4422  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4423  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4424  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4425  * conservative, even though it seems large.
4426  *
4427  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4428  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4429  */
4430 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4431
4432 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4433 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4434 {
4435         unsigned long size = 1;
4436
4437         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4438
4439         while (size < pages)
4440                 size <<= 1;
4441
4442         /*
4443          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4444          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4445          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4446          */
4447         size = min(size, 4096UL);
4448
4449         return max(size, 4UL);
4450 }
4451 #else
4452 /*
4453  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4454  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4455  *
4456  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4457  *
4458  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4459  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4460  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4461  *
4462  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4463  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4464  *
4465  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4466  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4467  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4468  */
4469 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4470 {
4471         return 4096UL;
4472 }
4473 #endif
4474
4475 /*
4476  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4477  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4478  * hash function before the remainder is taken.
4479  */
4480 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4481 {
4482         return ffz(~size);
4483 }
4484
4485 /*
4486  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4487  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4488  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4489  */
4490 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4491                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4492 {
4493         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4494         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4495         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4496         unsigned long pfn;
4497         unsigned long nr_initialised = 0;
4498 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4499         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4500 #endif
4501
4502         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4503                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4504
4505         /*
4506          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4507          * memory
4508          */
4509         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4510                 start_pfn += altmap->reserve;
4511
4512         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4513                 /*
4514                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4515                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4516                  */
4517                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4518                         goto not_early;
4519
4520                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4521                         continue;
4522                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4523                         continue;
4524                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4525                         break;
4526
4527 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4528                 /*
4529                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4530                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4531                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4532                  */
4533                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4534                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4535                                 continue;
4536
4537                 /*
4538                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4539                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4540                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4541                  */
4542                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4543                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4544                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4545                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4546                                                 break;
4547                                 r = tmp;
4548                         }
4549                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4550                             memblock_is_mirror(r)) {
4551                                 /* already initialized as NORMAL */
4552                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4553                                 continue;
4554                         }
4555                 }
4556 #endif
4557
4558 not_early:
4559                 /*
4560                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4561                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4562                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4563                  * the address space during boot when many long-lived
4564                  * kernel allocations are made.
4565                  *
4566                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4567                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4568                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4569                  * pfn out of zone.
4570                  */
4571                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4572                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4573
4574                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4575                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4576                 } else {
4577                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4578                 }
4579         }
4580 }
4581
4582 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4583 {
4584         unsigned int order, t;
4585         for_each_migratetype_order(order, t) {
4586                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4587                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4588         }
4589 }
4590
4591 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4592 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4593         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4594 #endif
4595
4596 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4597 {
4598 #ifdef CONFIG_MMU
4599         int batch;
4600
4601         /*
4602          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4603          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4604          *
4605          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4606          */
4607         batch = zone->managed_pages / 1024;
4608         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4609                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4610         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4611         if (batch < 1)
4612                 batch = 1;
4613
4614         /*
4615          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4616          * of 2 value was found to be more likely to have
4617          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4618          *
4619          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4620          * batches of pages, one task can end up with a lot
4621          * of pages of one half of the possible page colors
4622          * and the other with pages of the other colors.
4623          */
4624         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4625
4626         return batch;
4627
4628 #else
4629         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4630          * conditions.
4631          *
4632          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4633          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4634          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4635          *
4636          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4637          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4638          * can be a significant delay between the individual batches being
4639          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4640          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4641          */
4642         return 0;
4643 #endif
4644 }
4645
4646 /*
4647  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4648  * ->batch must never be higher then ->high.
4649  * The following function updates them in a safe manner without read side
4650  * locking.
4651  *
4652  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4653  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4654  *
4655  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4656  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4657  * exist).
4658  */
4659 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4660                 unsigned long batch)
4661 {
4662        /* start with a fail safe value for batch */
4663         pcp->batch = 1;
4664         smp_wmb();
4665
4666        /* Update high, then batch, in order */
4667         pcp->high = high;
4668         smp_wmb();
4669
4670         pcp->batch = batch;
4671 }
4672
4673 /* a companion to pageset_set_high() */
4674 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4675 {
4676         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4677 }
4678
4679 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4680 {
4681         struct per_cpu_pages *pcp;
4682         int migratetype;
4683
4684         memset(p, 0, sizeof(*p));
4685
4686         pcp = &p->pcp;
4687         pcp->count = 0;
4688         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4689                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4690 }
4691
4692 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4693 {
4694         pageset_init(p);
4695         pageset_set_batch(p, batch);
4696 }
4697
4698 /*
4699  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4700  * to the value high for the pageset p.
4701  */
4702 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4703                                 unsigned long high)
4704 {
4705         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4706         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4707                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4708
4709         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4710 }
4711
4712 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4713                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4714 {
4715         if (percpu_pagelist_fraction)
4716                 pageset_set_high(pcp,
4717                         (zone->managed_pages /
4718                                 percpu_pagelist_fraction));
4719         else
4720                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4721 }
4722
4723 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4724 {
4725         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4726
4727         pageset_init(pcp);
4728         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4729 }
4730
4731 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4732 {
4733         int cpu;
4734         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4735         for_each_possible_cpu(cpu)
4736                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4737 }
4738
4739 /*
4740  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4741  * Before this call only boot pagesets were available.
4742  */
4743 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4744 {
4745         struct zone *zone;
4746
4747         for_each_populated_zone(zone)
4748                 setup_zone_pageset(zone);
4749 }
4750
4751 static noinline __init_refok
4752 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4753 {
4754         int i;
4755         size_t alloc_size;
4756
4757         /*
4758          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4759          * per zone.
4760          */
4761         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4762                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4763         zone->wait_table_bits =
4764                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4765         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4766                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4767
4768         if (!slab_is_available()) {
4769                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4770                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4771                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4772         } else {
4773                 /*
4774                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4775                  * via memory hot-add.
4776                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4777                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4778                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4779                  * node itself as well.
4780                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4781                  * necessary.
4782                  */
4783                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4784         }
4785         if (!zone->wait_table)
4786                 return -ENOMEM;
4787
4788         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4789                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4790
4791         return 0;
4792 }
4793
4794 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4795 {
4796         /*
4797          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4798          * relies on the ability of the linker to provide the
4799          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4800          */
4801         zone->pageset = &boot_pageset;
4802
4803         if (populated_zone(zone))
4804                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4805                         zone->name, zone->present_pages,
4806                                          zone_batchsize(zone));
4807 }
4808
4809 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4810                                         unsigned long zone_start_pfn,
4811                                         unsigned long size)
4812 {
4813         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4814         int ret;
4815         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4816         if (ret)
4817                 return ret;
4818         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4819
4820         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4821
4822         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4823                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4824                         pgdat->node_id,
4825                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4826                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4827
4828         zone_init_free_lists(zone);
4829
4830         return 0;
4831 }
4832
4833 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4834 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4835
4836 /*
4837  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4838  */
4839 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4840                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4841 {
4842         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4843         int nid;
4844
4845         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4846                 return state->last_nid;
4847
4848         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4849         if (nid != -1) {
4850                 state->last_start = start_pfn;
4851                 state->last_end = end_pfn;
4852                 state->last_nid = nid;
4853         }
4854
4855         return nid;
4856 }
4857 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4858
4859 /**
4860  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4861  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4862  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4863  *
4864  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4865  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4866  * memblock_free_early_nid() manually.
4867  */
4868 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4869 {
4870         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4871         int i, this_nid;
4872
4873         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4874                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4875                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4876
4877                 if (start_pfn < end_pfn)
4878                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4879                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4880                                         this_nid);
4881         }
4882 }
4883
4884 /**
4885  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4886  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4887  *
4888  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4889  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4890  */
4891 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4892 {
4893         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4894         int i, this_nid;
4895
4896         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4897                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4898 }
4899
4900 /**
4901  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4902  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4903  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4904  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4905  *
4906  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4907  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4908  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4909  * PFNs will be 0.
4910  */
4911 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4912                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4913 {
4914         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4915         int i;
4916
4917         *start_pfn = -1UL;
4918         *end_pfn = 0;
4919
4920         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4921                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4922                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4923         }
4924
4925         if (*start_pfn == -1UL)
4926                 *start_pfn = 0;
4927 }
4928
4929 /*
4930  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4931  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4932  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4933  */
4934 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4935 {
4936         int zone_index;
4937         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4938                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4939                         continue;
4940
4941                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4942                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4943                         break;
4944         }
4945
4946         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4947         movable_zone = zone_index;
4948 }
4949
4950 /*
4951  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4952  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4953  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4954  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4955  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4956  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4957  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4958  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4959  */
4960 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4961                                         unsigned long zone_type,
4962                                         unsigned long node_start_pfn,
4963                                         unsigned long node_end_pfn,
4964                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4965                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4966 {
4967         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4968         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4969                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4970                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4971                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4972                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4973                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4974
4975                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4976                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4977                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4978         }
4979 }
4980
4981 /*
4982  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4983  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4984  */
4985 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4986                                         unsigned long zone_type,
4987                                         unsigned long node_start_pfn,
4988                                         unsigned long node_end_pfn,
4989                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4990                                         unsigned long *zone_end_pfn,
4991                                         unsigned long *ignored)
4992 {
4993         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
4994         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
4995                 return 0;
4996
4997         /* Get the start and end of the zone */
4998         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4999         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5000         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5001                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5002                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5003
5004         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5005         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5006                 return 0;
5007
5008         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5009         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5010         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5011
5012         /* Return the spanned pages */
5013         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5014 }
5015
5016 /*
5017  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5018  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5019  */
5020 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5021                                 unsigned long range_start_pfn,
5022                                 unsigned long range_end_pfn)
5023 {
5024         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5025         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5026         int i;
5027
5028         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5029                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5030                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5031                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5032         }
5033         return nr_absent;
5034 }
5035
5036 /**
5037  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5038  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5039  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5040  *
5041  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5042  */
5043 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5044                                                         unsigned long end_pfn)
5045 {
5046         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5047 }
5048
5049 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5050 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5051                                         unsigned long zone_type,
5052                                         unsigned long node_start_pfn,
5053                                         unsigned long node_end_pfn,
5054                                         unsigned long *ignored)
5055 {
5056         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5057         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5058         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5059         unsigned long nr_absent;
5060
5061         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5062         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5063                 return 0;
5064
5065         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5066         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5067
5068         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5069                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5070                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5071         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5072
5073         /*
5074          * ZONE_MOVABLE handling.
5075          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5076          * and vice versa.
5077          */
5078         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5079                 if (mirrored_kernelcore) {
5080                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5081                         struct memblock_region *r;
5082
5083                         for_each_memblock(memory, r) {
5084                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5085                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5086                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5087                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5088
5089                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5090                                     memblock_is_mirror(r))
5091                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5092
5093                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5094                                     !memblock_is_mirror(r))
5095                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5096                         }
5097                 } else {
5098                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5099                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5100                 }
5101         }
5102
5103         return nr_absent;
5104 }
5105
5106 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5107 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5108                                         unsigned long zone_type,
5109                                         unsigned long node_start_pfn,
5110                                         unsigned long node_end_pfn,
5111                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5112                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5113                                         unsigned long *zones_size)
5114 {
5115         unsigned int zone;
5116
5117         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5118         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5119                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5120
5121         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5122
5123         return zones_size[zone_type];
5124 }
5125
5126 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5127                                                 unsigned long zone_type,
5128                                                 unsigned long node_start_pfn,
5129                                                 unsigned long node_end_pfn,
5130                                                 unsigned long *zholes_size)
5131 {
5132         if (!zholes_size)
5133                 return 0;
5134
5135         return zholes_size[zone_type];
5136 }
5137
5138 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5139
5140 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5141                                                 unsigned long node_start_pfn,
5142                                                 unsigned long node_end_pfn,
5143                                                 unsigned long *zones_size,
5144                                                 unsigned long *zholes_size)
5145 {
5146         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5147         enum zone_type i;
5148
5149         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5150                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5151                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5152                 unsigned long size, real_size;
5153
5154                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5155                                                   node_start_pfn,
5156                                                   node_end_pfn,
5157                                                   &zone_start_pfn,
5158                                                   &zone_end_pfn,
5159                                                   zones_size);
5160                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5161                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5162                                                   zholes_size);
5163                 if (size)
5164                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5165                 else
5166                         zone->zone_start_pfn = 0;
5167                 zone->spanned_pages = size;
5168                 zone->present_pages = real_size;
5169
5170                 totalpages += size;
5171                 realtotalpages += real_size;
5172         }
5173
5174         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5175         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5176         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5177                                                         realtotalpages);
5178 }
5179
5180 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5181 /*
5182  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5183  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5184  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5185  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5186  * bytes.
5187  */
5188 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5189 {
5190         unsigned long usemapsize;
5191
5192         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5193         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5194         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5195         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5196         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5197
5198         return usemapsize / 8;
5199 }
5200
5201 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5202                                 struct zone *zone,
5203                                 unsigned long zone_start_pfn,
5204                                 unsigned long zonesize)
5205 {
5206         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5207         zone->pageblock_flags = NULL;
5208         if (usemapsize)
5209                 zone->pageblock_flags =
5210                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5211                                                          pgdat->node_id);
5212 }
5213 #else
5214 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5215                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5216 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5217
5218 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5219
5220 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5221 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5222 {
5223         unsigned int order;
5224
5225         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5226         if (pageblock_order)
5227                 return;
5228
5229         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5230                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5231         else
5232                 order = MAX_ORDER - 1;
5233
5234         /*
5235          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5236          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5237          * powerpc.
5238          */
5239         pageblock_order = order;
5240 }
5241 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5242
5243 /*
5244  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5245  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5246  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5247  * the kernel config
5248  */
5249 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5250 {
5251 }
5252
5253 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5254
5255 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5256                                                    unsigned long present_pages)
5257 {
5258         unsigned long pages = spanned_pages;
5259
5260         /*
5261          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5262          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5263          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5264          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5265          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5266          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5267          */
5268         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5269             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5270                 pages = present_pages;
5271
5272         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5273 }
5274
5275 /*
5276  * Set up the zone data structures:
5277  *   - mark all pages reserved
5278  *   - mark all memory queues empty
5279  *   - clear the memory bitmaps
5280  *
5281  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5282  */
5283 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5284 {
5285         enum zone_type j;
5286         int nid = pgdat->node_id;
5287         int ret;
5288
5289         pgdat_resize_init(pgdat);
5290 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5291         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5292         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5293         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5294 #endif
5295 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5296         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5297         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5298         pgdat->split_queue_len = 0;
5299 #endif
5300         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5301         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5302         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5303
5304         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5305                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5306                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5307                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5308
5309                 size = zone->spanned_pages;
5310                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5311
5312                 /*
5313                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5314                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5315                  * and per-cpu initialisations
5316                  */
5317                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5318                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5319                         if (freesize >= memmap_pages) {
5320                                 freesize -= memmap_pages;
5321                                 if (memmap_pages)
5322                                         printk(KERN_DEBUG
5323                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5324                                                zone_names[j], memmap_pages);
5325                         } else
5326                                 printk(KERN_WARNING
5327                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5328                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5329                 }
5330
5331                 /* Account for reserved pages */
5332                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5333                         freesize -= dma_reserve;
5334                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5335                                         zone_names[0], dma_reserve);
5336                 }
5337
5338                 if (!is_highmem_idx(j))
5339                         nr_kernel_pages += freesize;
5340                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5341                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5342                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5343                 nr_all_pages += freesize;
5344
5345                 /*
5346                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5347                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5348                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5349                  */
5350                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5351 #ifdef CONFIG_NUMA
5352                 zone->node = nid;
5353                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5354                                                 / 100;
5355                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5356 #endif
5357                 zone->name = zone_names[j];
5358                 spin_lock_init(&zone->lock);
5359                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5360                 zone_seqlock_init(zone);
5361                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5362                 zone_pcp_init(zone);
5363
5364                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5365                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5366
5367                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5368                 if (!size)
5369                         continue;
5370
5371                 set_pageblock_order();
5372                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5373                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5374                 BUG_ON(ret);
5375                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5376         }
5377 }
5378
5379 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5380 {
5381         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5382         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5383
5384         /* Skip empty nodes */
5385         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5386                 return;
5387
5388 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5389         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5390         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5391         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5392         if (!pgdat->node_mem_map) {
5393                 unsigned long size, end;
5394                 struct page *map;
5395
5396                 /*
5397                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5398                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5399                  * for the buddy allocator to function correctly.
5400                  */
5401                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5402                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5403                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5404                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5405                 if (!map)
5406                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5407                                                                pgdat->node_id);
5408                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5409         }
5410 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5411         /*
5412          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5413          */
5414         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5415                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5416 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5417                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5418                         mem_map -= offset;
5419 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5420         }
5421 #endif
5422 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5423 }
5424
5425 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5426                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5427 {
5428         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5429         unsigned long start_pfn = 0;
5430         unsigned long end_pfn = 0;
5431
5432         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5433         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5434
5435         reset_deferred_meminit(pgdat);
5436         pgdat->node_id = nid;
5437         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5438 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5439         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5440         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5441                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5442                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5443 #else
5444         start_pfn = node_start_pfn;
5445 #endif
5446         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5447                                   zones_size, zholes_size);
5448
5449         alloc_node_mem_map(pgdat);
5450 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5451         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5452                 nid, (unsigned long)pgdat,
5453                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5454 #endif
5455
5456         free_area_init_core(pgdat);
5457 }
5458
5459 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5460
5461 #if MAX_NUMNODES > 1
5462 /*
5463  * Figure out the number of possible node ids.
5464  */
5465 void __init setup_nr_node_ids(void)
5466 {
5467         unsigned int highest;
5468
5469         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5470         nr_node_ids = highest + 1;
5471 }
5472 #endif
5473
5474 /**
5475  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5476  *
5477  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5478  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5479  * all the nodes.
5480  *
5481  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5482  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5483  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5484  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5485  *
5486  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5487  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5488  * populated node map.
5489  *
5490  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5491  * requirement (single node).
5492  */
5493 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5494 {
5495         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5496         unsigned long start, end, mask;
5497         int last_nid = -1;
5498         int i, nid;
5499
5500         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5501                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5502                         last_nid = nid;
5503                         last_end = end;
5504                         continue;
5505                 }
5506
5507                 /*
5508                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5509                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5510                  * too coarse to separate the current node from the last.
5511                  */
5512                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5513                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5514                         mask <<= 1;
5515
5516                 /* accumulate all internode masks */
5517                 accl_mask |= mask;
5518         }
5519
5520         /* convert mask to number of pages */
5521         return ~accl_mask + 1;
5522 }
5523
5524 /* Find the lowest pfn for a node */
5525 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5526 {
5527         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5528         unsigned long start_pfn;
5529         int i;
5530
5531         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5532                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5533
5534         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5535                 printk(KERN_WARNING
5536                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5537                 return 0;
5538         }
5539
5540         return min_pfn;
5541 }
5542
5543 /**
5544  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5545  *
5546  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5547  * memblock_set_node().
5548  */
5549 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5550 {
5551         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5552 }
5553
5554 /*
5555  * early_calculate_totalpages()
5556  * Sum pages in active regions for movable zone.
5557  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5558  */
5559 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5560 {
5561         unsigned long totalpages = 0;
5562         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5563         int i, nid;
5564
5565         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5566                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5567
5568                 totalpages += pages;
5569                 if (pages)
5570                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5571         }
5572         return totalpages;
5573 }
5574
5575 /*
5576  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5577  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5578  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5579  * others
5580  */
5581 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5582 {
5583         int i, nid;
5584         unsigned long usable_startpfn;
5585         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5586         /* save the state before borrow the nodemask */
5587         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5588         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5589         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5590         struct memblock_region *r;
5591
5592         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5593         find_usable_zone_for_movable();
5594
5595         /*
5596          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5597          * options.
5598          */
5599         if (movable_node_is_enabled()) {
5600                 for_each_memblock(memory, r) {
5601                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5602                                 continue;
5603
5604                         nid = r->nid;
5605
5606                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5607                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5608                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5609                                 usable_startpfn;
5610                 }
5611
5612                 goto out2;
5613         }
5614
5615         /*
5616          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5617          */
5618         if (mirrored_kernelcore) {
5619                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5620
5621                 for_each_memblock(memory, r) {
5622                         if (memblock_is_mirror(r))
5623                                 continue;
5624
5625                         nid = r->nid;
5626
5627                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5628
5629                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5630                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5631                                 continue;
5632                         }
5633
5634                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5635                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5636                                 usable_startpfn;
5637                 }
5638
5639                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5640                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5641
5642                 goto out2;
5643         }
5644
5645         /*
5646          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5647          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5648          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5649          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5650          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5651          * what movablecore would have allowed.
5652          */
5653         if (required_movablecore) {
5654                 unsigned long corepages;
5655
5656                 /*
5657                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5658                  * was requested by the user
5659                  */
5660                 required_movablecore =
5661                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5662                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5663                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5664
5665                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5666         }
5667
5668         /*
5669          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5670          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5671          */
5672         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5673                 goto out;
5674
5675         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5676         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5677
5678 restart:
5679         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5680         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5681         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5682                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5683
5684                 /*
5685                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5686                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5687                  * amount of memory for the kernel
5688                  */
5689                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5690                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5691
5692                 /*
5693                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5694                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5695                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5696                  */
5697                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5698
5699                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5700                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5701                         unsigned long size_pages;
5702
5703                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5704                         if (start_pfn >= end_pfn)
5705                                 continue;
5706
5707                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5708                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5709                                 unsigned long kernel_pages;
5710                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5711                                                                 - start_pfn;
5712
5713                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5714                                                         kernelcore_remaining);
5715                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5716                                                         required_kernelcore);
5717
5718                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5719                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5720
5721                                         /*
5722                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5723                                          * that if we have to rebalance
5724                                          * kernelcore across nodes, we will
5725                                          * not double account here
5726                                          */
5727                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5728                                         continue;
5729                                 }
5730                                 start_pfn = usable_startpfn;
5731                         }
5732
5733                         /*
5734                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5735                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5736                          * number of pages used as kernelcore
5737                          */
5738                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5739                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5740                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5741                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5742
5743                         /*
5744                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5745                          * break if the kernelcore for this node has been
5746                          * satisfied
5747                          */
5748                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5749                                                                 size_pages);
5750                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5751                         if (!kernelcore_remaining)
5752                                 break;
5753                 }
5754         }
5755
5756         /*
5757          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5758          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5759          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5760          * satisfied
5761          */
5762         usable_nodes--;
5763         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5764                 goto restart;
5765
5766 out2:
5767         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5768         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5769                 zone_movable_pfn[nid] =
5770                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5771
5772 out:
5773         /* restore the node_state */
5774         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5775 }
5776
5777 /* Any regular or high memory on that node ? */
5778 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5779 {
5780         enum zone_type zone_type;
5781
5782         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5783                 return;
5784
5785         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5786                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5787                 if (populated_zone(zone)) {
5788                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5789                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5790                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5791                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5792                         break;
5793                 }
5794         }
5795 }
5796
5797 /**
5798  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5799  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5800  *
5801  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5802  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5803  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5804  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5805  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5806  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5807  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5808  * at arch_max_dma_pfn.
5809  */
5810 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5811 {
5812         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5813         int i, nid;
5814
5815         /* Record where the zone boundaries are */
5816         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5817                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5818         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5819                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5820         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5821         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5822         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5823                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5824                         continue;
5825                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5826                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5827                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5828                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5829         }
5830         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5831         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5832
5833         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5834         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5835         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5836
5837         /* Print out the zone ranges */
5838         pr_info("Zone ranges:\n");
5839         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5840                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5841                         continue;
5842                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5843                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5844                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5845                         pr_cont("empty\n");
5846                 else
5847                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5848                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5849                                         << PAGE_SHIFT,
5850                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5851                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5852         }
5853
5854         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5855         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5856         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5857                 if (zone_movable_pfn[i])
5858                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5859                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5860         }
5861
5862         /* Print out the early node map */
5863         pr_info("Early memory node ranges\n");
5864         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5865                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5866                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5867                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5868
5869         /* Initialise every node */
5870         mminit_verify_pageflags_layout();
5871         setup_nr_node_ids();
5872         for_each_online_node(nid) {
5873                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5874                 free_area_init_node(nid, NULL,
5875                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5876
5877                 /* Any memory on that node */
5878                 if (pgdat->node_present_pages)
5879                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5880                 check_for_memory(pgdat, nid);
5881         }
5882 }
5883
5884 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5885 {
5886         unsigned long long coremem;
5887         if (!p)
5888                 return -EINVAL;
5889
5890         coremem = memparse(p, &p);
5891         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5892
5893         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5894         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5895
5896         return 0;
5897 }
5898
5899 /*
5900  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5901  * cannot be reclaimed or migrated.
5902  */
5903 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5904 {
5905         /* parse kernelcore=mirror */
5906         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
5907                 mirrored_kernelcore = true;
5908                 return 0;
5909         }
5910
5911         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5912 }
5913
5914 /*
5915  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5916  * can be reclaimed or migrated.
5917  */
5918 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5919 {
5920         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5921 }
5922
5923 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5924 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5925
5926 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5927
5928 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5929 {
5930         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5931         page_zone(page)->managed_pages += count;
5932         totalram_pages += count;
5933 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5934         if (PageHighMem(page))
5935                 totalhigh_pages += count;
5936 #endif
5937         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5938 }
5939 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5940
5941 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5942 {
5943         void *pos;
5944         unsigned long pages = 0;
5945
5946         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5947         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5948         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5949                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5950                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5951                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5952         }
5953
5954         if (pages && s)
5955                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5956                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5957
5958         return pages;
5959 }
5960 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5961
5962 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5963 void free_highmem_page(struct page *page)
5964 {
5965         __free_reserved_page(page);
5966         totalram_pages++;
5967         page_zone(page)->managed_pages++;
5968         totalhigh_pages++;
5969 }
5970 #endif
5971
5972
5973 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5974 {
5975         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5976         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5977
5978         physpages = get_num_physpages();
5979         codesize = _etext - _stext;
5980         datasize = _edata - _sdata;
5981         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5982         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5983         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5984         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5985
5986         /*
5987          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5988          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5989          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5990          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5991          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5992          */
5993 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5994         do { \
5995                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5996                         size -= adj; \
5997         } while (0)
5998
5999         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6000                      _sinittext, init_code_size);
6001         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6002         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6003         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6004         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6005
6006 #undef  adj_init_size
6007
6008         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6009                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6010                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6011 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6012                ", %luK highmem"
6013 #endif
6014                "%s%s)\n",
6015                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6016                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6017                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6018                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6019                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6020 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6021                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6022 #endif
6023                str ? ", " : "", str ? str : "");
6024 }
6025
6026 /**
6027  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6028  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6029  *
6030  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6031  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6032  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6033  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6034  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6035  * smaller per-cpu batchsize.
6036  */
6037 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6038 {
6039         dma_reserve = new_dma_reserve;
6040 }
6041
6042 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6043 {
6044         free_area_init_node(0, zones_size,
6045                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6046 }
6047
6048 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6049                                  unsigned long action, void *hcpu)
6050 {
6051         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6052
6053         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6054                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6055                 drain_pages(cpu);
6056
6057                 /*
6058                  * Spill the event counters of the dead processor
6059                  * into the current processors event counters.
6060                  * This artificially elevates the count of the current
6061                  * processor.
6062                  */
6063                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6064
6065                 /*
6066                  * Zero the differential counters of the dead processor
6067                  * so that the vm statistics are consistent.
6068                  *
6069                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6070                  * race with what we are doing.
6071                  */
6072                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6073         }
6074         return NOTIFY_OK;
6075 }
6076
6077 void __init page_alloc_init(void)
6078 {
6079         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6080 }
6081
6082 /*
6083  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6084  *      or min_free_kbytes changes.
6085  */
6086 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6087 {
6088         struct pglist_data *pgdat;
6089         unsigned long reserve_pages = 0;
6090         enum zone_type i, j;
6091
6092         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6093                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6094                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6095                         long max = 0;
6096
6097                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6098                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6099                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6100                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6101                         }
6102
6103                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6104                         max += high_wmark_pages(zone);
6105
6106                         if (max > zone->managed_pages)
6107                                 max = zone->managed_pages;
6108
6109                         zone->totalreserve_pages = max;
6110
6111                         reserve_pages += max;
6112                 }
6113         }
6114         totalreserve_pages = reserve_pages;
6115 }
6116
6117 /*
6118  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6119  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6120  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6121  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6122  */
6123 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6124 {
6125         struct pglist_data *pgdat;
6126         enum zone_type j, idx;
6127
6128         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6129                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6130                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6131                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6132
6133                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6134
6135                         idx = j;
6136                         while (idx) {
6137                                 struct zone *lower_zone;
6138
6139                                 idx--;
6140
6141                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6142                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6143
6144                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6145                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6146                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6147                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6148                         }
6149                 }
6150         }
6151
6152         /* update totalreserve_pages */
6153         calculate_totalreserve_pages();
6154 }
6155
6156 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6157 {
6158         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6159         unsigned long lowmem_pages = 0;
6160         struct zone *zone;
6161         unsigned long flags;
6162
6163         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6164         for_each_zone(zone) {
6165                 if (!is_highmem(zone))
6166                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6167         }
6168
6169         for_each_zone(zone) {
6170                 u64 tmp;
6171
6172                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6173                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6174                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6175                 if (is_highmem(zone)) {
6176                         /*
6177                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6178                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6179                          * value here.
6180                          *
6181                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6182                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6183                          * not be capped for highmem.
6184                          */
6185                         unsigned long min_pages;
6186
6187                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6188                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6189                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6190                 } else {
6191                         /*
6192                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6193                          * proportionate to the zone's size.
6194                          */
6195                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6196                 }
6197
6198                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6199                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6200
6201                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6202                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6203                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6204
6205                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6206         }
6207
6208         /* update totalreserve_pages */
6209         calculate_totalreserve_pages();
6210 }
6211
6212 /**
6213  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6214  * or when memory is hot-{added|removed}
6215  *
6216  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6217  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6218  */
6219 void setup_per_zone_wmarks(void)
6220 {
6221         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6222         __setup_per_zone_wmarks();
6223         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6224 }
6225
6226 /*
6227  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6228  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6229  * to be referenced again before it is swapped out.
6230  *
6231  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6232  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6233  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6234  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6235  *
6236  * total     target    max
6237  * memory    ratio     inactive anon
6238  * -------------------------------------
6239  *   10MB       1         5MB
6240  *  100MB       1        50MB
6241  *    1GB       3       250MB
6242  *   10GB      10       0.9GB
6243  *  100GB      31         3GB
6244  *    1TB     101        10GB
6245  *   10TB     320        32GB
6246  */
6247 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6248 {
6249         unsigned int gb, ratio;
6250
6251         /* Zone size in gigabytes */
6252         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6253         if (gb)
6254                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6255         else
6256                 ratio = 1;
6257
6258         zone->inactive_ratio = ratio;
6259 }
6260
6261 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6262 {
6263         struct zone *zone;
6264
6265         for_each_zone(zone)
6266                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6267 }
6268
6269 /*
6270  * Initialise min_free_kbytes.
6271  *
6272  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6273  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6274  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6275  *
6276  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6277  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6278  *
6279  * which yields
6280  *
6281  * 16MB:        512k
6282  * 32MB:        724k
6283  * 64MB:        1024k
6284  * 128MB:       1448k
6285  * 256MB:       2048k
6286  * 512MB:       2896k
6287  * 1024MB:      4096k
6288  * 2048MB:      5792k
6289  * 4096MB:      8192k
6290  * 8192MB:      11584k
6291  * 16384MB:     16384k
6292  */
6293 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6294 {
6295         unsigned long lowmem_kbytes;
6296         int new_min_free_kbytes;
6297
6298         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6299         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6300
6301         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6302                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6303                 if (min_free_kbytes < 128)
6304                         min_free_kbytes = 128;
6305                 if (min_free_kbytes > 65536)
6306                         min_free_kbytes = 65536;
6307         } else {
6308                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6309                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6310         }
6311         setup_per_zone_wmarks();
6312         refresh_zone_stat_thresholds();
6313         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6314         setup_per_zone_inactive_ratio();
6315         return 0;
6316 }
6317 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6318
6319 /*
6320  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6321  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6322  *      changes.
6323  */
6324 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6325         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6326 {
6327         int rc;
6328
6329         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6330         if (rc)
6331                 return rc;
6332
6333         if (write) {
6334                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6335                 setup_per_zone_wmarks();
6336         }
6337         return 0;
6338 }
6339
6340 #ifdef CONFIG_NUMA
6341 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6342         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6343 {
6344         struct zone *zone;
6345         int rc;
6346
6347         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6348         if (rc)
6349                 return rc;
6350
6351         for_each_zone(zone)
6352                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6353                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6354         return 0;
6355 }
6356
6357 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6358         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6359 {
6360         struct zone *zone;
6361         int rc;
6362
6363         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6364         if (rc)
6365                 return rc;
6366
6367         for_each_zone(zone)
6368                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6369                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6370         return 0;
6371 }
6372 #endif
6373
6374 /*
6375  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6376  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6377  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6378  *
6379  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6380  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6381  * if in function of the boot time zone sizes.
6382  */
6383 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6384         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6385 {
6386         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6387         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6388         return 0;
6389 }
6390
6391 /*
6392  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6393  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6394  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6395  */
6396 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6397         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6398 {
6399         struct zone *zone;
6400         int old_percpu_pagelist_fraction;
6401         int ret;
6402
6403         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6404         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6405
6406         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6407         if (!write || ret < 0)
6408                 goto out;
6409
6410         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6411         if (percpu_pagelist_fraction &&
6412             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6413                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6414                 ret = -EINVAL;
6415                 goto out;
6416         }
6417
6418         /* No change? */
6419         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6420                 goto out;
6421
6422         for_each_populated_zone(zone) {
6423                 unsigned int cpu;
6424
6425                 for_each_possible_cpu(cpu)
6426                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6427                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6428         }
6429 out:
6430         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6431         return ret;
6432 }
6433
6434 #ifdef CONFIG_NUMA
6435 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6436
6437 static int __init set_hashdist(char *str)
6438 {
6439         if (!str)
6440                 return 0;
6441         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6442         return 1;
6443 }
6444 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6445 #endif
6446
6447 /*
6448  * allocate a large system hash table from bootmem
6449  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6450  *   quantity of entries
6451  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6452  */
6453 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6454                                      unsigned long bucketsize,
6455                                      unsigned long numentries,
6456                                      int scale,
6457                                      int flags,
6458                                      unsigned int *_hash_shift,
6459                                      unsigned int *_hash_mask,
6460                                      unsigned long low_limit,
6461                                      unsigned long high_limit)
6462 {
6463         unsigned long long max = high_limit;
6464         unsigned long log2qty, size;
6465         void *table = NULL;
6466
6467         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6468         if (!numentries) {
6469                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6470                 numentries = nr_kernel_pages;
6471
6472                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6473                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6474                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6475
6476                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6477                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6478                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6479                 else
6480                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6481
6482                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6483                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6484                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6485                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6486                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6487                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6488                                 BUG_ON(!numentries);
6489                         }
6490                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6491                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6492         }
6493         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6494
6495         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6496         if (max == 0) {
6497                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6498                 do_div(max, bucketsize);
6499         }
6500         max = min(max, 0x80000000ULL);
6501
6502         if (numentries < low_limit)
6503                 numentries = low_limit;
6504         if (numentries > max)
6505                 numentries = max;
6506
6507         log2qty = ilog2(numentries);
6508
6509         do {
6510                 size = bucketsize << log2qty;
6511                 if (flags & HASH_EARLY)
6512                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6513                 else if (hashdist)
6514                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6515                 else {
6516                         /*
6517                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6518                          * some pages at the end of hash table which
6519                          * alloc_pages_exact() automatically does
6520                          */
6521                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6522                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6523                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6524                         }
6525                 }
6526         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6527
6528         if (!table)
6529                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6530
6531         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6532                tablename,
6533                (1UL << log2qty),
6534                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6535                size);
6536
6537         if (_hash_shift)
6538                 *_hash_shift = log2qty;
6539         if (_hash_mask)
6540                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6541
6542         return table;
6543 }
6544
6545 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6546 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6547                                                         unsigned long pfn)
6548 {
6549 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6550         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6551 #else
6552         return zone->pageblock_flags;
6553 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6554 }
6555
6556 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6557 {
6558 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6559         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6560         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6561 #else
6562         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6563         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6564 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6565 }
6566
6567 /**
6568  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6569  * @page: The page within the block of interest
6570  * @pfn: The target page frame number
6571  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6572  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6573  *
6574  * Return: pageblock_bits flags
6575  */
6576 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6577                                         unsigned long end_bitidx,
6578                                         unsigned long mask)
6579 {
6580         struct zone *zone;
6581         unsigned long *bitmap;
6582         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6583         unsigned long word;
6584
6585         zone = page_zone(page);
6586         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6587         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6588         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6589         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6590
6591         word = bitmap[word_bitidx];
6592         bitidx += end_bitidx;
6593         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6594 }
6595
6596 /**
6597  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6598  * @page: The page within the block of interest
6599  * @flags: The flags to set
6600  * @pfn: The target page frame number
6601  * @end_bitidx: The last bit of interest
6602  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6603  */
6604 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6605                                         unsigned long pfn,
6606                                         unsigned long end_bitidx,
6607                                         unsigned long mask)
6608 {
6609         struct zone *zone;
6610         unsigned long *bitmap;
6611         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6612         unsigned long old_word, word;
6613
6614         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6615
6616         zone = page_zone(page);
6617         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6618         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6619         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6620         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6621
6622         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6623
6624         bitidx += end_bitidx;
6625         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6626         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6627
6628         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6629         for (;;) {
6630                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6631                 if (word == old_word)
6632                         break;
6633                 word = old_word;
6634         }
6635 }
6636
6637 /*
6638  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6639  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6640  *
6641  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6642  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6643  * expect this function should be exact.
6644  */
6645 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6646                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6647 {
6648         unsigned long pfn, iter, found;
6649         int mt;
6650
6651         /*
6652          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6653          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6654          */
6655         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6656                 return false;
6657         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6658         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6659                 return false;
6660
6661         pfn = page_to_pfn(page);
6662         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6663                 unsigned long check = pfn + iter;
6664
6665                 if (!pfn_valid_within(check))
6666                         continue;
6667
6668                 page = pfn_to_page(check);
6669
6670                 /*
6671                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6672                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6673                  * handle each tail page individually in migration.
6674                  */
6675                 if (PageHuge(page)) {
6676                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6677                         continue;
6678                 }
6679
6680                 /*
6681                  * We can't use page_count without pin a page
6682                  * because another CPU can free compound page.
6683                  * This check already skips compound tails of THP
6684                  * because their page->_count is zero at all time.
6685                  */
6686                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6687                         if (PageBuddy(page))
6688                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6689                         continue;
6690                 }
6691
6692                 /*
6693                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6694                  * page_count() is not 0.
6695                  */
6696                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6697                         continue;
6698
6699                 if (!PageLRU(page))
6700                         found++;
6701                 /*
6702                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6703                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6704                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6705                  */
6706                 /*
6707                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6708                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6709                  *
6710                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6711                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6712                  * page at boot.
6713                  */
6714                 if (found > count)
6715                         return true;
6716         }
6717         return false;
6718 }
6719
6720 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6721 {
6722         struct zone *zone;
6723         unsigned long pfn;
6724
6725         /*
6726          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6727          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6728          * the zone but still within the section.
6729          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6730          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6731          */
6732         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6733                 return false;
6734
6735         zone = page_zone(page);
6736         pfn = page_to_pfn(page);
6737         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6738                 return false;
6739
6740         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6741 }
6742
6743 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
6744
6745 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6746 {
6747         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6748                              pageblock_nr_pages) - 1);
6749 }
6750
6751 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6752 {
6753         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6754                                 pageblock_nr_pages));
6755 }
6756
6757 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6758 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6759                                         unsigned long start, unsigned long end)
6760 {
6761         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6762         unsigned long nr_reclaimed;
6763         unsigned long pfn = start;
6764         unsigned int tries = 0;
6765         int ret = 0;
6766
6767         migrate_prep();
6768
6769         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6770                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6771                         ret = -EINTR;
6772                         break;
6773                 }
6774
6775                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6776                         cc->nr_migratepages = 0;
6777                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6778                         if (!pfn) {
6779                                 ret = -EINTR;
6780                                 break;
6781                         }
6782                         tries = 0;
6783                 } else if (++tries == 5) {
6784                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6785                         break;
6786                 }
6787
6788                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6789                                                         &cc->migratepages);
6790                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6791
6792                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6793                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6794         }
6795         if (ret < 0) {
6796                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6797                 return ret;
6798         }
6799         return 0;
6800 }
6801
6802 /**
6803  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6804  * @start:      start PFN to allocate
6805  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6806  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6807  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6808  *                      in range must have the same migratetype and it must
6809  *                      be either of the two.
6810  *
6811  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6812  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6813  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6814  * pages fall in.
6815  *
6816  * The PFN range must belong to a single zone.
6817  *
6818  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6819  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6820  * need to be freed with free_contig_range().
6821  */
6822 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6823                        unsigned migratetype)
6824 {
6825         unsigned long outer_start, outer_end;
6826         unsigned int order;
6827         int ret = 0;
6828
6829         struct compact_control cc = {
6830                 .nr_migratepages = 0,
6831                 .order = -1,
6832                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6833                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6834                 .ignore_skip_hint = true,
6835         };
6836         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6837
6838         /*
6839          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6840          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6841          * have different sizes, and due to the way page allocator
6842          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6843          * that page allocator won't try to merge buddies from
6844          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6845          * other migration type.
6846          *
6847          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6848          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6849          * we are interested in).  This will put all the pages in
6850          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6851          *
6852          * When this is done, we take the pages in range from page
6853          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6854          * page allocator will never consider using them.
6855          *
6856          * This lets us mark the pageblocks back as
6857          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6858          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6859          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6860          */
6861
6862         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6863                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6864                                        false);
6865         if (ret)
6866                 return ret;
6867
6868         /*
6869          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
6870          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
6871          */
6872         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6873         if (ret && ret != -EBUSY)
6874                 goto done;
6875
6876         /*
6877          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6878          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6879          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6880          * What we are going to do is to allocate all pages from
6881          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6882          *
6883          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6884          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6885          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6886          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6887          * once this is done free the pages we are not interested in.
6888          *
6889          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6890          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6891          */
6892
6893         lru_add_drain_all();
6894         drain_all_pages(cc.zone);
6895
6896         order = 0;
6897         outer_start = start;
6898         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6899                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6900                         outer_start = start;
6901                         break;
6902                 }
6903                 outer_start &= ~0UL << order;
6904         }
6905
6906         if (outer_start != start) {
6907                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
6908
6909                 /*
6910                  * outer_start page could be small order buddy page and
6911                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
6912                  * in this case to report failed page properly
6913                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
6914                  */
6915                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
6916                         outer_start = start;
6917         }
6918
6919         /* Make sure the range is really isolated. */
6920         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6921                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6922                         __func__, outer_start, end);
6923                 ret = -EBUSY;
6924                 goto done;
6925         }
6926
6927         /* Grab isolated pages from freelists. */
6928         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6929         if (!outer_end) {
6930                 ret = -EBUSY;
6931                 goto done;
6932         }
6933
6934         /* Free head and tail (if any) */
6935         if (start != outer_start)
6936                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6937         if (end != outer_end)
6938                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6939
6940 done:
6941         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6942                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6943         return ret;
6944 }
6945
6946 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6947 {
6948         unsigned int count = 0;
6949
6950         for (; nr_pages--; pfn++) {
6951                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6952
6953                 count += page_count(page) != 1;
6954                 __free_page(page);
6955         }
6956         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6957 }
6958 #endif
6959
6960 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6961 /*
6962  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6963  * page high values need to be recalulated.
6964  */
6965 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6966 {
6967         unsigned cpu;
6968         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6969         for_each_possible_cpu(cpu)
6970                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6971                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6972         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6973 }
6974 #endif
6975
6976 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6977 {
6978         unsigned long flags;
6979         int cpu;
6980         struct per_cpu_pageset *pset;
6981
6982         /* avoid races with drain_pages()  */
6983         local_irq_save(flags);
6984         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6985                 for_each_online_cpu(cpu) {
6986                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6987                         drain_zonestat(zone, pset);
6988                 }
6989                 free_percpu(zone->pageset);
6990                 zone->pageset = &boot_pageset;
6991         }
6992         local_irq_restore(flags);
6993 }
6994
6995 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6996 /*
6997  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6998  */
6999 void
7000 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7001 {
7002         struct page *page;
7003         struct zone *zone;
7004         unsigned int order, i;
7005         unsigned long pfn;
7006         unsigned long flags;
7007         /* find the first valid pfn */
7008         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7009                 if (pfn_valid(pfn))
7010                         break;
7011         if (pfn == end_pfn)
7012                 return;
7013         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7014         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7015         pfn = start_pfn;
7016         while (pfn < end_pfn) {
7017                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7018                         pfn++;
7019                         continue;
7020                 }
7021                 page = pfn_to_page(pfn);
7022                 /*
7023                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7024                  * page_count() is not 0.
7025                  */
7026                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7027                         pfn++;
7028                         SetPageReserved(page);
7029                         continue;
7030                 }
7031
7032                 BUG_ON(page_count(page));
7033                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7034                 order = page_order(page);
7035 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7036                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7037                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7038 #endif
7039                 list_del(&page->lru);
7040                 rmv_page_order(page);
7041                 zone->free_area[order].nr_free--;
7042                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7043                         SetPageReserved((page+i));
7044                 pfn += (1 << order);
7045         }
7046         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7047 }
7048 #endif
7049
7050 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7051 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7052 {
7053         struct zone *zone = page_zone(page);
7054         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7055         unsigned long flags;
7056         unsigned int order;
7057
7058         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7059         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7060                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7061
7062                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7063                         break;
7064         }
7065         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7066
7067         return order < MAX_ORDER;
7068 }
7069 #endif