Merge tag 'libnvdimm-for-4.3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/nvdimm...
[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/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65
66 #include <asm/sections.h>
67 #include <asm/tlbflush.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include "internal.h"
70
71 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
72 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
73 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
74
75 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
76 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
77 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
78 #endif
79
80 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
81 /*
82  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
83  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
84  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
85  * defined in <linux/topology.h>.
86  */
87 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
88 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
89 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
90 #endif
91
92 /*
93  * Array of node states.
94  */
95 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
96         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
97         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifndef CONFIG_NUMA
99         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
104         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif
106         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
107 #endif  /* NUMA */
108 };
109 EXPORT_SYMBOL(node_states);
110
111 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
112 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
113
114 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
117 /*
118  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
119  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
120  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
121  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
122  */
123 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
129 /*
130  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
131  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
132  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
133  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
134  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
135  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
136  */
137
138 static gfp_t saved_gfp_mask;
139
140 void pm_restore_gfp_mask(void)
141 {
142         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
143         if (saved_gfp_mask) {
144                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
145                 saved_gfp_mask = 0;
146         }
147 }
148
149 void pm_restrict_gfp_mask(void)
150 {
151         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
152         WARN_ON(saved_gfp_mask);
153         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
154         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
155 }
156
157 bool pm_suspended_storage(void)
158 {
159         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
160                 return false;
161         return true;
162 }
163 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
164
165 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
166 int pageblock_order __read_mostly;
167 #endif
168
169 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
170
171 /*
172  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
173  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
174  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
175  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
176  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
177  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
178  *
179  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
180  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
181  */
182 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
183 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
184          256,
185 #endif
186 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
187          256,
188 #endif
189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
190          32,
191 #endif
192          32,
193 };
194
195 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
196
197 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
199          "DMA",
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
202          "DMA32",
203 #endif
204          "Normal",
205 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
206          "HighMem",
207 #endif
208          "Movable",
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
210          "Device",
211 #endif
212 };
213
214 int min_free_kbytes = 1024;
215 int user_min_free_kbytes = -1;
216
217 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
218 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
219 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
220
221 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
222 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
223 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
224 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
225 static unsigned long __initdata required_movablecore;
226 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
227
228 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
229 int movable_zone;
230 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
231 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
232
233 #if MAX_NUMNODES > 1
234 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
235 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
236 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
237 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
238 #endif
239
240 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
241
242 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
243 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
244 {
245         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
246 }
247
248 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
249 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
250 {
251         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
252                 return true;
253
254         return false;
255 }
256
257 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
258 {
259         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
260                 return true;
261
262         return false;
263 }
264
265 /*
266  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
267  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
268  */
269 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
270                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
271                                 unsigned long *nr_initialised)
272 {
273         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
274         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
275                 return true;
276
277         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
278         (*nr_initialised)++;
279         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
280             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
281                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
282                 return false;
283         }
284
285         return true;
286 }
287 #else
288 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
289 {
290 }
291
292 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
293 {
294         return false;
295 }
296
297 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
298 {
299         return false;
300 }
301
302 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
303                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
304                                 unsigned long *nr_initialised)
305 {
306         return true;
307 }
308 #endif
309
310
311 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
312 {
313         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
314                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
315                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
316
317         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
318                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
319 }
320
321 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
322 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
323 {
324         int ret = 0;
325         unsigned seq;
326         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
327         unsigned long sp, start_pfn;
328
329         do {
330                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
331                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
332                 sp = zone->spanned_pages;
333                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
334                         ret = 1;
335         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
336
337         if (ret)
338                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
339                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
340                         start_pfn, start_pfn + sp);
341
342         return ret;
343 }
344
345 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
346 {
347         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
348                 return 0;
349         if (zone != page_zone(page))
350                 return 0;
351
352         return 1;
353 }
354 /*
355  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
356  */
357 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
358 {
359         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
360                 return 1;
361         if (!page_is_consistent(zone, page))
362                 return 1;
363
364         return 0;
365 }
366 #else
367 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
368 {
369         return 0;
370 }
371 #endif
372
373 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
374                 unsigned long bad_flags)
375 {
376         static unsigned long resume;
377         static unsigned long nr_shown;
378         static unsigned long nr_unshown;
379
380         /* Don't complain about poisoned pages */
381         if (PageHWPoison(page)) {
382                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
383                 return;
384         }
385
386         /*
387          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
388          * or allow a steady drip of one report per second.
389          */
390         if (nr_shown == 60) {
391                 if (time_before(jiffies, resume)) {
392                         nr_unshown++;
393                         goto out;
394                 }
395                 if (nr_unshown) {
396                         printk(KERN_ALERT
397                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
398                                 nr_unshown);
399                         nr_unshown = 0;
400                 }
401                 nr_shown = 0;
402         }
403         if (nr_shown++ == 0)
404                 resume = jiffies + 60 * HZ;
405
406         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
407                 current->comm, page_to_pfn(page));
408         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
409
410         print_modules();
411         dump_stack();
412 out:
413         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
414         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
415         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
416 }
417
418 /*
419  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
420  *
421  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
422  *
423  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
424  *
425  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
426  * pointing at the head page.
427  *
428  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
429  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
430  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
431  */
432
433 static void free_compound_page(struct page *page)
434 {
435         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
436 }
437
438 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
439 {
440         int i;
441         int nr_pages = 1 << order;
442
443         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
444         set_compound_order(page, order);
445         __SetPageHead(page);
446         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
447                 struct page *p = page + i;
448                 set_page_count(p, 0);
449                 p->first_page = page;
450                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
451                 smp_wmb();
452                 __SetPageTail(p);
453         }
454 }
455
456 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
457 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
458 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
459 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
460
461 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
462 {
463         if (!buf)
464                 return -EINVAL;
465
466         if (strcmp(buf, "on") == 0)
467                 _debug_pagealloc_enabled = true;
468
469         return 0;
470 }
471 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
472
473 static bool need_debug_guardpage(void)
474 {
475         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
476         if (!debug_pagealloc_enabled())
477                 return false;
478
479         return true;
480 }
481
482 static void init_debug_guardpage(void)
483 {
484         if (!debug_pagealloc_enabled())
485                 return;
486
487         _debug_guardpage_enabled = true;
488 }
489
490 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
491         .need = need_debug_guardpage,
492         .init = init_debug_guardpage,
493 };
494
495 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
496 {
497         unsigned long res;
498
499         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
500                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
501                 return 0;
502         }
503         _debug_guardpage_minorder = res;
504         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
505         return 0;
506 }
507 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
508
509 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
510                                 unsigned int order, int migratetype)
511 {
512         struct page_ext *page_ext;
513
514         if (!debug_guardpage_enabled())
515                 return;
516
517         page_ext = lookup_page_ext(page);
518         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
519
520         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
521         set_page_private(page, order);
522         /* Guard pages are not available for any usage */
523         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
524 }
525
526 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
527                                 unsigned int order, int migratetype)
528 {
529         struct page_ext *page_ext;
530
531         if (!debug_guardpage_enabled())
532                 return;
533
534         page_ext = lookup_page_ext(page);
535         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
536
537         set_page_private(page, 0);
538         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
539                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
540 }
541 #else
542 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
543 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
544                                 unsigned int order, int migratetype) {}
545 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
546                                 unsigned int order, int migratetype) {}
547 #endif
548
549 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
550 {
551         set_page_private(page, order);
552         __SetPageBuddy(page);
553 }
554
555 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
556 {
557         __ClearPageBuddy(page);
558         set_page_private(page, 0);
559 }
560
561 /*
562  * This function checks whether a page is free && is the buddy
563  * we can do coalesce a page and its buddy if
564  * (a) the buddy is not in a hole &&
565  * (b) the buddy is in the buddy system &&
566  * (c) a page and its buddy have the same order &&
567  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
568  *
569  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
570  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
571  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
572  * serialized by zone->lock.
573  *
574  * For recording page's order, we use page_private(page).
575  */
576 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
577                                                         unsigned int order)
578 {
579         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
580                 return 0;
581
582         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
583                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
584                         return 0;
585
586                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
587
588                 return 1;
589         }
590
591         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
592                 /*
593                  * zone check is done late to avoid uselessly
594                  * calculating zone/node ids for pages that could
595                  * never merge.
596                  */
597                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
598                         return 0;
599
600                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
601
602                 return 1;
603         }
604         return 0;
605 }
606
607 /*
608  * Freeing function for a buddy system allocator.
609  *
610  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
611  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
612  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
613  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
614  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
615  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
616  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
617  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
618  * parts of the VM system.
619  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
620  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
621  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
622  * field.
623  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
624  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
625  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
626  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
627  * triggers coalescing into a block of larger size.
628  *
629  * -- nyc
630  */
631
632 static inline void __free_one_page(struct page *page,
633                 unsigned long pfn,
634                 struct zone *zone, unsigned int order,
635                 int migratetype)
636 {
637         unsigned long page_idx;
638         unsigned long combined_idx;
639         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
640         struct page *buddy;
641         int max_order = MAX_ORDER;
642
643         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
644         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
645
646         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
647         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
648                 /*
649                  * We restrict max order of merging to prevent merge
650                  * between freepages on isolate pageblock and normal
651                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
652                  * could cause incorrect freepage accounting.
653                  */
654                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
655         } else {
656                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
657         }
658
659         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
660
661         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
662         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
663
664         while (order < max_order - 1) {
665                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
666                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
667                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
668                         break;
669                 /*
670                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
671                  * merge with it and move up one order.
672                  */
673                 if (page_is_guard(buddy)) {
674                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
675                 } else {
676                         list_del(&buddy->lru);
677                         zone->free_area[order].nr_free--;
678                         rmv_page_order(buddy);
679                 }
680                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
681                 page = page + (combined_idx - page_idx);
682                 page_idx = combined_idx;
683                 order++;
684         }
685         set_page_order(page, order);
686
687         /*
688          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
689          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
690          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
691          * that is happening, add the free page to the tail of the list
692          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
693          * as a higher order page
694          */
695         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
696                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
697                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
698                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
699                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
700                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
701                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
702                         list_add_tail(&page->lru,
703                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
704                         goto out;
705                 }
706         }
707
708         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
709 out:
710         zone->free_area[order].nr_free++;
711 }
712
713 static inline int free_pages_check(struct page *page)
714 {
715         const char *bad_reason = NULL;
716         unsigned long bad_flags = 0;
717
718         if (unlikely(page_mapcount(page)))
719                 bad_reason = "nonzero mapcount";
720         if (unlikely(page->mapping != NULL))
721                 bad_reason = "non-NULL mapping";
722         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
723                 bad_reason = "nonzero _count";
724         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
725                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
726                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
727         }
728 #ifdef CONFIG_MEMCG
729         if (unlikely(page->mem_cgroup))
730                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
731 #endif
732         if (unlikely(bad_reason)) {
733                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
734                 return 1;
735         }
736         page_cpupid_reset_last(page);
737         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
738                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
739         return 0;
740 }
741
742 /*
743  * Frees a number of pages from the PCP lists
744  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
745  * count is the number of pages to free.
746  *
747  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
748  * see if this freeing clears that state.
749  *
750  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
751  * pinned" detection logic.
752  */
753 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
754                                         struct per_cpu_pages *pcp)
755 {
756         int migratetype = 0;
757         int batch_free = 0;
758         int to_free = count;
759         unsigned long nr_scanned;
760
761         spin_lock(&zone->lock);
762         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
763         if (nr_scanned)
764                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
765
766         while (to_free) {
767                 struct page *page;
768                 struct list_head *list;
769
770                 /*
771                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
772                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
773                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
774                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
775                  * lists
776                  */
777                 do {
778                         batch_free++;
779                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
780                                 migratetype = 0;
781                         list = &pcp->lists[migratetype];
782                 } while (list_empty(list));
783
784                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
785                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
786                         batch_free = to_free;
787
788                 do {
789                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
790
791                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
792                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
793                         list_del(&page->lru);
794                         mt = get_freepage_migratetype(page);
795                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
796                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
797
798                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
799                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
800                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
801                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
802         }
803         spin_unlock(&zone->lock);
804 }
805
806 static void free_one_page(struct zone *zone,
807                                 struct page *page, unsigned long pfn,
808                                 unsigned int order,
809                                 int migratetype)
810 {
811         unsigned long nr_scanned;
812         spin_lock(&zone->lock);
813         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
814         if (nr_scanned)
815                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
816
817         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
818                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
819                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
820         }
821         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
822         spin_unlock(&zone->lock);
823 }
824
825 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
826 {
827         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
828                 return 0;
829         if (unlikely(!PageTail(page))) {
830                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
831                 return 1;
832         }
833         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
834                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
835                 return 1;
836         }
837         return 0;
838 }
839
840 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
841                                 unsigned long zone, int nid)
842 {
843         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
844         init_page_count(page);
845         page_mapcount_reset(page);
846         page_cpupid_reset_last(page);
847
848         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
849 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
850         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
851         if (!is_highmem_idx(zone))
852                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
853 #endif
854 }
855
856 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
857                                         int nid)
858 {
859         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
860 }
861
862 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
863 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
864 {
865         pg_data_t *pgdat;
866         int nid, zid;
867
868         if (!early_page_uninitialised(pfn))
869                 return;
870
871         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
872         pgdat = NODE_DATA(nid);
873
874         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
875                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
876
877                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
878                         break;
879         }
880         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
881 }
882 #else
883 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
884 {
885 }
886 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
887
888 /*
889  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
890  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
891  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
892  * sent to the buddy page allocator.
893  */
894 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
895 {
896         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
897         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
898
899         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
900                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
901                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
902
903                         init_reserved_page(start_pfn);
904                         SetPageReserved(page);
905                 }
906         }
907 }
908
909 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
910 {
911         bool compound = PageCompound(page);
912         int i, bad = 0;
913
914         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
915         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
916
917         trace_mm_page_free(page, order);
918         kmemcheck_free_shadow(page, order);
919         kasan_free_pages(page, order);
920
921         if (PageAnon(page))
922                 page->mapping = NULL;
923         bad += free_pages_check(page);
924         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
925                 if (compound)
926                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
927                 bad += free_pages_check(page + i);
928         }
929         if (bad)
930                 return false;
931
932         reset_page_owner(page, order);
933
934         if (!PageHighMem(page)) {
935                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
936                                            PAGE_SIZE << order);
937                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
938                                            PAGE_SIZE << order);
939         }
940         arch_free_page(page, order);
941         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
942
943         return true;
944 }
945
946 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
947 {
948         unsigned long flags;
949         int migratetype;
950         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
951
952         if (!free_pages_prepare(page, order))
953                 return;
954
955         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
956         local_irq_save(flags);
957         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
958         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
959         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
960         local_irq_restore(flags);
961 }
962
963 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
964                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
965 {
966         unsigned int nr_pages = 1 << order;
967         struct page *p = page;
968         unsigned int loop;
969
970         prefetchw(p);
971         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
972                 prefetchw(p + 1);
973                 __ClearPageReserved(p);
974                 set_page_count(p, 0);
975         }
976         __ClearPageReserved(p);
977         set_page_count(p, 0);
978
979         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
980         set_page_refcounted(page);
981         __free_pages(page, order);
982 }
983
984 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
985         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
986
987 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
988
989 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
990 {
991         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
992         int nid;
993
994         spin_lock(&early_pfn_lock);
995         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
996         if (nid < 0)
997                 nid = 0;
998         spin_unlock(&early_pfn_lock);
999
1000         return nid;
1001 }
1002 #endif
1003
1004 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1005 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1006                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1007 {
1008         int nid;
1009
1010         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1011         if (nid >= 0 && nid != node)
1012                 return false;
1013         return true;
1014 }
1015
1016 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1017 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1018 {
1019         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1020 }
1021
1022 #else
1023
1024 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1025 {
1026         return true;
1027 }
1028 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1029                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1030 {
1031         return true;
1032 }
1033 #endif
1034
1035
1036 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1037                                                         unsigned int order)
1038 {
1039         if (early_page_uninitialised(pfn))
1040                 return;
1041         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1042 }
1043
1044 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1045 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1046                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1047 {
1048         int i;
1049
1050         if (!page)
1051                 return;
1052
1053         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1054         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1055             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1056                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1057                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1058                 return;
1059         }
1060
1061         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1062                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1063 }
1064
1065 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1066 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1067 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1068
1069 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1070 {
1071         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1072                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1073 }
1074
1075 /* Initialise remaining memory on a node */
1076 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1077 {
1078         pg_data_t *pgdat = data;
1079         int nid = pgdat->node_id;
1080         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1081         unsigned long start = jiffies;
1082         unsigned long nr_pages = 0;
1083         unsigned long walk_start, walk_end;
1084         int i, zid;
1085         struct zone *zone;
1086         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1087         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1088
1089         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1090                 pgdat_init_report_one_done();
1091                 return 0;
1092         }
1093
1094         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1095         if (!cpumask_empty(cpumask))
1096                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1097
1098         /* Sanity check boundaries */
1099         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1100         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1101         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1102
1103         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1104         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1105                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1106                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1107                         break;
1108         }
1109
1110         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1111                 unsigned long pfn, end_pfn;
1112                 struct page *page = NULL;
1113                 struct page *free_base_page = NULL;
1114                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1115                 int nr_to_free = 0;
1116
1117                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1118                 pfn = first_init_pfn;
1119                 if (pfn < walk_start)
1120                         pfn = walk_start;
1121                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1122                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1123
1124                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1125                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1126                                 goto free_range;
1127
1128                         /*
1129                          * Ensure pfn_valid is checked every
1130                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1131                          */
1132                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1133                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1134                                         page = NULL;
1135                                         goto free_range;
1136                                 }
1137                         }
1138
1139                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1140                                 page = NULL;
1141                                 goto free_range;
1142                         }
1143
1144                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1145                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1146                                 page++;
1147                         } else {
1148                                 nr_pages += nr_to_free;
1149                                 deferred_free_range(free_base_page,
1150                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1151                                 free_base_page = NULL;
1152                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1153
1154                                 page = pfn_to_page(pfn);
1155                                 cond_resched();
1156                         }
1157
1158                         if (page->flags) {
1159                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1160                                 goto free_range;
1161                         }
1162
1163                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1164                         if (!free_base_page) {
1165                                 free_base_page = page;
1166                                 free_base_pfn = pfn;
1167                                 nr_to_free = 0;
1168                         }
1169                         nr_to_free++;
1170
1171                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1172                         continue;
1173 free_range:
1174                         /* Free the current block of pages to allocator */
1175                         nr_pages += nr_to_free;
1176                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1177                                                                 nr_to_free);
1178                         free_base_page = NULL;
1179                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1180                 }
1181
1182                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1183         }
1184
1185         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1186         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1187
1188         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1189                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1190
1191         pgdat_init_report_one_done();
1192         return 0;
1193 }
1194
1195 void __init page_alloc_init_late(void)
1196 {
1197         int nid;
1198
1199         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1200         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1201         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1202                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1203         }
1204
1205         /* Block until all are initialised */
1206         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1207
1208         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1209         files_maxfiles_init();
1210 }
1211 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1212
1213 #ifdef CONFIG_CMA
1214 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1215 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1216 {
1217         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1218         struct page *p = page;
1219
1220         do {
1221                 __ClearPageReserved(p);
1222                 set_page_count(p, 0);
1223         } while (++p, --i);
1224
1225         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1226
1227         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1228                 i = pageblock_nr_pages;
1229                 p = page;
1230                 do {
1231                         set_page_refcounted(p);
1232                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1233                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1234                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1235         } else {
1236                 set_page_refcounted(page);
1237                 __free_pages(page, pageblock_order);
1238         }
1239
1240         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1241 }
1242 #endif
1243
1244 /*
1245  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1246  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1247  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1248  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1249  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1250  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1251  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1252  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1253  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1254  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1255  *
1256  * -- nyc
1257  */
1258 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1259         int low, int high, struct free_area *area,
1260         int migratetype)
1261 {
1262         unsigned long size = 1 << high;
1263
1264         while (high > low) {
1265                 area--;
1266                 high--;
1267                 size >>= 1;
1268                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1269
1270                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1271                         debug_guardpage_enabled() &&
1272                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1273                         /*
1274                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1275                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1276                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1277                          * pages will stay not present in virtual address space
1278                          */
1279                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1280                         continue;
1281                 }
1282                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1283                 area->nr_free++;
1284                 set_page_order(&page[size], high);
1285         }
1286 }
1287
1288 /*
1289  * This page is about to be returned from the page allocator
1290  */
1291 static inline int check_new_page(struct page *page)
1292 {
1293         const char *bad_reason = NULL;
1294         unsigned long bad_flags = 0;
1295
1296         if (unlikely(page_mapcount(page)))
1297                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1298         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1299                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1300         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1301                 bad_reason = "nonzero _count";
1302         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1303                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1304                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1305         }
1306         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1307                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1308                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1309         }
1310 #ifdef CONFIG_MEMCG
1311         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1312                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1313 #endif
1314         if (unlikely(bad_reason)) {
1315                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1316                 return 1;
1317         }
1318         return 0;
1319 }
1320
1321 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1322                                                                 int alloc_flags)
1323 {
1324         int i;
1325
1326         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1327                 struct page *p = page + i;
1328                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1329                         return 1;
1330         }
1331
1332         set_page_private(page, 0);
1333         set_page_refcounted(page);
1334
1335         arch_alloc_page(page, order);
1336         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1337         kasan_alloc_pages(page, order);
1338
1339         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1340                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1341                         clear_highpage(page + i);
1342
1343         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1344                 prep_compound_page(page, order);
1345
1346         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1347
1348         /*
1349          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1350          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1351          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1352          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1353          */
1354         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1355                 set_page_pfmemalloc(page);
1356         else
1357                 clear_page_pfmemalloc(page);
1358
1359         return 0;
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1364  * the smallest available page from the freelists
1365  */
1366 static inline
1367 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1368                                                 int migratetype)
1369 {
1370         unsigned int current_order;
1371         struct free_area *area;
1372         struct page *page;
1373
1374         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1375         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1376                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1377                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1378                         continue;
1379
1380                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1381                                                         struct page, lru);
1382                 list_del(&page->lru);
1383                 rmv_page_order(page);
1384                 area->nr_free--;
1385                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1386                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1387                 return page;
1388         }
1389
1390         return NULL;
1391 }
1392
1393
1394 /*
1395  * This array describes the order lists are fallen back to when
1396  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1397  */
1398 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1399         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1400         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1401         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1402 #ifdef CONFIG_CMA
1403         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1404 #endif
1405         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1406 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1407         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1408 #endif
1409 };
1410
1411 #ifdef CONFIG_CMA
1412 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1413                                         unsigned int order)
1414 {
1415         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1416 }
1417 #else
1418 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1419                                         unsigned int order) { return NULL; }
1420 #endif
1421
1422 /*
1423  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1424  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1425  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1426  */
1427 int move_freepages(struct zone *zone,
1428                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1429                           int migratetype)
1430 {
1431         struct page *page;
1432         unsigned long order;
1433         int pages_moved = 0;
1434
1435 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1436         /*
1437          * page_zone is not safe to call in this context when
1438          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1439          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1440          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1441          * grouping pages by mobility
1442          */
1443         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1444 #endif
1445
1446         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1447                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1448                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1449
1450                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1451                         page++;
1452                         continue;
1453                 }
1454
1455                 if (!PageBuddy(page)) {
1456                         page++;
1457                         continue;
1458                 }
1459
1460                 order = page_order(page);
1461                 list_move(&page->lru,
1462                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1463                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1464                 page += 1 << order;
1465                 pages_moved += 1 << order;
1466         }
1467
1468         return pages_moved;
1469 }
1470
1471 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1472                                 int migratetype)
1473 {
1474         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1475         struct page *start_page, *end_page;
1476
1477         start_pfn = page_to_pfn(page);
1478         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1479         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1480         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1481         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1482
1483         /* Do not cross zone boundaries */
1484         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1485                 start_page = page;
1486         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1487                 return 0;
1488
1489         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1490 }
1491
1492 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1493                                         int start_order, int migratetype)
1494 {
1495         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1496
1497         while (nr_pageblocks--) {
1498                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1499                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1500         }
1501 }
1502
1503 /*
1504  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1505  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1506  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1507  *
1508  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1509  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1510  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1511  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1512  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1513  * pageblocks.
1514  */
1515 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1516 {
1517         /*
1518          * Leaving this order check is intended, although there is
1519          * relaxed order check in next check. The reason is that
1520          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1521          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1522          * so could be changed anytime.
1523          */
1524         if (order >= pageblock_order)
1525                 return true;
1526
1527         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1528                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1529                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1530                 page_group_by_mobility_disabled)
1531                 return true;
1532
1533         return false;
1534 }
1535
1536 /*
1537  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1538  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1539  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1540  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1541  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1542  */
1543 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1544                                                           int start_type)
1545 {
1546         int current_order = page_order(page);
1547         int pages;
1548
1549         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1550         if (current_order >= pageblock_order) {
1551                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1552                 return;
1553         }
1554
1555         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1556
1557         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1558         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1559                         page_group_by_mobility_disabled)
1560                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1561 }
1562
1563 /*
1564  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1565  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1566  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1567  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1568  */
1569 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1570                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1571 {
1572         int i;
1573         int fallback_mt;
1574
1575         if (area->nr_free == 0)
1576                 return -1;
1577
1578         *can_steal = false;
1579         for (i = 0;; i++) {
1580                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1581                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1582                         break;
1583
1584                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1585                         continue;
1586
1587                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1588                         *can_steal = true;
1589
1590                 if (!only_stealable)
1591                         return fallback_mt;
1592
1593                 if (*can_steal)
1594                         return fallback_mt;
1595         }
1596
1597         return -1;
1598 }
1599
1600 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1601 static inline struct page *
1602 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1603 {
1604         struct free_area *area;
1605         unsigned int current_order;
1606         struct page *page;
1607         int fallback_mt;
1608         bool can_steal;
1609
1610         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1611         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1612                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1613                                 --current_order) {
1614                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1615                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1616                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1617                 if (fallback_mt == -1)
1618                         continue;
1619
1620                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1621                                                 struct page, lru);
1622                 if (can_steal)
1623                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1624
1625                 /* Remove the page from the freelists */
1626                 area->nr_free--;
1627                 list_del(&page->lru);
1628                 rmv_page_order(page);
1629
1630                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1631                                         start_migratetype);
1632                 /*
1633                  * The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1634                  * migratetype depending on the decisions in
1635                  * try_to_steal_freepages(). This is OK as long as it
1636                  * does not differ for MIGRATE_CMA pageblocks. For CMA
1637                  * we need to make sure unallocated pages flushed from
1638                  * pcp lists are returned to the correct freelist.
1639                  */
1640                 set_freepage_migratetype(page, start_migratetype);
1641
1642                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1643                         start_migratetype, fallback_mt);
1644
1645                 return page;
1646         }
1647
1648         return NULL;
1649 }
1650
1651 /*
1652  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1653  * Call me with the zone->lock already held.
1654  */
1655 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1656                                                 int migratetype)
1657 {
1658         struct page *page;
1659
1660 retry_reserve:
1661         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1662
1663         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1664                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1665                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1666
1667                 if (!page)
1668                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1669
1670                 /*
1671                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1672                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1673                  * and we want just one call site
1674                  */
1675                 if (!page) {
1676                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1677                         goto retry_reserve;
1678                 }
1679         }
1680
1681         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1682         return page;
1683 }
1684
1685 /*
1686  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1687  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1688  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1689  */
1690 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1691                         unsigned long count, struct list_head *list,
1692                         int migratetype, bool cold)
1693 {
1694         int i;
1695
1696         spin_lock(&zone->lock);
1697         for (i = 0; i < count; ++i) {
1698                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1699                 if (unlikely(page == NULL))
1700                         break;
1701
1702                 /*
1703                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1704                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1705                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1706                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1707                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1708                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1709                  * properly.
1710                  */
1711                 if (likely(!cold))
1712                         list_add(&page->lru, list);
1713                 else
1714                         list_add_tail(&page->lru, list);
1715                 list = &page->lru;
1716                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1717                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1718                                               -(1 << order));
1719         }
1720         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1721         spin_unlock(&zone->lock);
1722         return i;
1723 }
1724
1725 #ifdef CONFIG_NUMA
1726 /*
1727  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1728  * currently executing processor on remote nodes after they have
1729  * expired.
1730  *
1731  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1732  * a single processor.
1733  */
1734 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1735 {
1736         unsigned long flags;
1737         int to_drain, batch;
1738
1739         local_irq_save(flags);
1740         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1741         to_drain = min(pcp->count, batch);
1742         if (to_drain > 0) {
1743                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1744                 pcp->count -= to_drain;
1745         }
1746         local_irq_restore(flags);
1747 }
1748 #endif
1749
1750 /*
1751  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1752  *
1753  * The processor must either be the current processor and the
1754  * thread pinned to the current processor or a processor that
1755  * is not online.
1756  */
1757 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1758 {
1759         unsigned long flags;
1760         struct per_cpu_pageset *pset;
1761         struct per_cpu_pages *pcp;
1762
1763         local_irq_save(flags);
1764         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1765
1766         pcp = &pset->pcp;
1767         if (pcp->count) {
1768                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1769                 pcp->count = 0;
1770         }
1771         local_irq_restore(flags);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1776  *
1777  * The processor must either be the current processor and the
1778  * thread pinned to the current processor or a processor that
1779  * is not online.
1780  */
1781 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1782 {
1783         struct zone *zone;
1784
1785         for_each_populated_zone(zone) {
1786                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1787         }
1788 }
1789
1790 /*
1791  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1792  *
1793  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1794  * the single zone's pages.
1795  */
1796 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1797 {
1798         int cpu = smp_processor_id();
1799
1800         if (zone)
1801                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1802         else
1803                 drain_pages(cpu);
1804 }
1805
1806 /*
1807  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1808  *
1809  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1810  *
1811  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1812  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1813  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1814  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1815  * before the call to on_each_cpu_mask().
1816  */
1817 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1818 {
1819         int cpu;
1820
1821         /*
1822          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1823          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1824          */
1825         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1826
1827         /*
1828          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1829          * as offline notification will cause the notified
1830          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1831          * disables preemption as part of its processing
1832          */
1833         for_each_online_cpu(cpu) {
1834                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1835                 struct zone *z;
1836                 bool has_pcps = false;
1837
1838                 if (zone) {
1839                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1840                         if (pcp->pcp.count)
1841                                 has_pcps = true;
1842                 } else {
1843                         for_each_populated_zone(z) {
1844                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1845                                 if (pcp->pcp.count) {
1846                                         has_pcps = true;
1847                                         break;
1848                                 }
1849                         }
1850                 }
1851
1852                 if (has_pcps)
1853                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1854                 else
1855                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1856         }
1857         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1858                                                                 zone, 1);
1859 }
1860
1861 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1862
1863 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1864 {
1865         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1866         unsigned long flags;
1867         unsigned int order, t;
1868         struct list_head *curr;
1869
1870         if (zone_is_empty(zone))
1871                 return;
1872
1873         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1874
1875         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1876         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1877                 if (pfn_valid(pfn)) {
1878                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1879
1880                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1881                                 swsusp_unset_page_free(page);
1882                 }
1883
1884         for_each_migratetype_order(order, t) {
1885                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1886                         unsigned long i;
1887
1888                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1889                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1890                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1891                 }
1892         }
1893         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1894 }
1895 #endif /* CONFIG_PM */
1896
1897 /*
1898  * Free a 0-order page
1899  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1900  */
1901 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1902 {
1903         struct zone *zone = page_zone(page);
1904         struct per_cpu_pages *pcp;
1905         unsigned long flags;
1906         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1907         int migratetype;
1908
1909         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1910                 return;
1911
1912         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1913         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1914         local_irq_save(flags);
1915         __count_vm_event(PGFREE);
1916
1917         /*
1918          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1919          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1920          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1921          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1922          * excessively into the page allocator
1923          */
1924         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1925                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1926                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1927                         goto out;
1928                 }
1929                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1930         }
1931
1932         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1933         if (!cold)
1934                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1935         else
1936                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1937         pcp->count++;
1938         if (pcp->count >= pcp->high) {
1939                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1940                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1941                 pcp->count -= batch;
1942         }
1943
1944 out:
1945         local_irq_restore(flags);
1946 }
1947
1948 /*
1949  * Free a list of 0-order pages
1950  */
1951 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1952 {
1953         struct page *page, *next;
1954
1955         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1956                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1957                 free_hot_cold_page(page, cold);
1958         }
1959 }
1960
1961 /*
1962  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1963  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1964  * Each sub-page must be freed individually.
1965  *
1966  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1967  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1968  */
1969 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1970 {
1971         int i;
1972         gfp_t gfp_mask;
1973
1974         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1975         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1976
1977 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1978         /*
1979          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1980          * otherwise free the whole shadow.
1981          */
1982         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1983                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1984 #endif
1985
1986         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
1987         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
1988         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1989                 set_page_refcounted(page + i);
1990                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
1991         }
1992 }
1993 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1994
1995 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1996 {
1997         unsigned long watermark;
1998         struct zone *zone;
1999         int mt;
2000
2001         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2002
2003         zone = page_zone(page);
2004         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2005
2006         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2007                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2008                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2009                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2010                         return 0;
2011
2012                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2013         }
2014
2015         /* Remove page from free list */
2016         list_del(&page->lru);
2017         zone->free_area[order].nr_free--;
2018         rmv_page_order(page);
2019
2020         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2021
2022         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2023         if (order >= pageblock_order - 1) {
2024                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2025                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2026                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2027                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2028                                 set_pageblock_migratetype(page,
2029                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2030                 }
2031         }
2032
2033
2034         return 1UL << order;
2035 }
2036
2037 /*
2038  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2039  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2040  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2041  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2042  * are enabled.
2043  *
2044  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2045  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2046  */
2047 int split_free_page(struct page *page)
2048 {
2049         unsigned int order;
2050         int nr_pages;
2051
2052         order = page_order(page);
2053
2054         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2055         if (!nr_pages)
2056                 return 0;
2057
2058         /* Split into individual pages */
2059         set_page_refcounted(page);
2060         split_page(page, order);
2061         return nr_pages;
2062 }
2063
2064 /*
2065  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2066  */
2067 static inline
2068 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2069                         struct zone *zone, unsigned int order,
2070                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2071 {
2072         unsigned long flags;
2073         struct page *page;
2074         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2075
2076         if (likely(order == 0)) {
2077                 struct per_cpu_pages *pcp;
2078                 struct list_head *list;
2079
2080                 local_irq_save(flags);
2081                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2082                 list = &pcp->lists[migratetype];
2083                 if (list_empty(list)) {
2084                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2085                                         pcp->batch, list,
2086                                         migratetype, cold);
2087                         if (unlikely(list_empty(list)))
2088                                 goto failed;
2089                 }
2090
2091                 if (cold)
2092                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
2093                 else
2094                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
2095
2096                 list_del(&page->lru);
2097                 pcp->count--;
2098         } else {
2099                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2100                         /*
2101                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2102                          *
2103                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2104                          * properly detect and handle allocation failures.
2105                          *
2106                          * We most definitely don't want callers attempting to
2107                          * allocate greater than order-1 page units with
2108                          * __GFP_NOFAIL.
2109                          */
2110                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2111                 }
2112                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2113                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2114                 spin_unlock(&zone->lock);
2115                 if (!page)
2116                         goto failed;
2117                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2118                                           get_freepage_migratetype(page));
2119         }
2120
2121         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2122         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2123             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2124                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2125
2126         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2127         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2128         local_irq_restore(flags);
2129
2130         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2131         return page;
2132
2133 failed:
2134         local_irq_restore(flags);
2135         return NULL;
2136 }
2137
2138 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2139
2140 static struct {
2141         struct fault_attr attr;
2142
2143         u32 ignore_gfp_highmem;
2144         u32 ignore_gfp_wait;
2145         u32 min_order;
2146 } fail_page_alloc = {
2147         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2148         .ignore_gfp_wait = 1,
2149         .ignore_gfp_highmem = 1,
2150         .min_order = 1,
2151 };
2152
2153 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2154 {
2155         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2156 }
2157 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2158
2159 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2160 {
2161         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2162                 return false;
2163         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2164                 return false;
2165         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2166                 return false;
2167         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
2168                 return false;
2169
2170         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2171 }
2172
2173 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2174
2175 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2176 {
2177         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2178         struct dentry *dir;
2179
2180         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2181                                         &fail_page_alloc.attr);
2182         if (IS_ERR(dir))
2183                 return PTR_ERR(dir);
2184
2185         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2186                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
2187                 goto fail;
2188         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2189                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2190                 goto fail;
2191         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2192                                 &fail_page_alloc.min_order))
2193                 goto fail;
2194
2195         return 0;
2196 fail:
2197         debugfs_remove_recursive(dir);
2198
2199         return -ENOMEM;
2200 }
2201
2202 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2203
2204 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2205
2206 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2207
2208 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2209 {
2210         return false;
2211 }
2212
2213 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2214
2215 /*
2216  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
2217  * of the allocation.
2218  */
2219 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2220                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2221                         long free_pages)
2222 {
2223         /* free_pages may go negative - that's OK */
2224         long min = mark;
2225         int o;
2226         long free_cma = 0;
2227
2228         free_pages -= (1 << order) - 1;
2229         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2230                 min -= min / 2;
2231         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
2232                 min -= min / 4;
2233 #ifdef CONFIG_CMA
2234         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2235         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2236                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2237 #endif
2238
2239         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2240                 return false;
2241         for (o = 0; o < order; o++) {
2242                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
2243                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
2244
2245                 /* Require fewer higher order pages to be free */
2246                 min >>= 1;
2247
2248                 if (free_pages <= min)
2249                         return false;
2250         }
2251         return true;
2252 }
2253
2254 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2255                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2256 {
2257         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2258                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2259 }
2260
2261 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2262                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
2263 {
2264         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2265
2266         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2267                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2268
2269         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2270                                                                 free_pages);
2271 }
2272
2273 #ifdef CONFIG_NUMA
2274 /*
2275  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
2276  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
2277  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
2278  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
2279  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
2280  *
2281  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
2282  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
2283  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
2284  *
2285  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
2286  * nothing and returns NULL.
2287  *
2288  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
2289  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
2290  *
2291  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
2292  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
2293  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
2294  * quickly as we can.
2295  */
2296 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2297 {
2298         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2299         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
2300
2301         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2302         if (!zlc)
2303                 return NULL;
2304
2305         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
2306                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2307                 zlc->last_full_zap = jiffies;
2308         }
2309
2310         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
2311                                         &cpuset_current_mems_allowed :
2312                                         &node_states[N_MEMORY];
2313         return allowednodes;
2314 }
2315
2316 /*
2317  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
2318  * if it is worth looking at further for free memory:
2319  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
2320  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
2321  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
2322  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
2323  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
2324  * else return false (zero) if it is not.
2325  *
2326  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
2327  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
2328  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
2329  * be considered full for up to one second by all requests, unless
2330  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
2331  * into the second scan of the zonelist.
2332  *
2333  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
2334  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
2335  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
2336  * unturned looking for a free page.
2337  */
2338 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2339                                                 nodemask_t *allowednodes)
2340 {
2341         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2342         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2343         int n;                          /* node that zone *z is on */
2344
2345         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2346         if (!zlc)
2347                 return 1;
2348
2349         i = z - zonelist->_zonerefs;
2350         n = zlc->z_to_n[i];
2351
2352         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
2353         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
2354 }
2355
2356 /*
2357  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
2358  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
2359  * from that zone don't waste time re-examining it.
2360  */
2361 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2362 {
2363         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2364         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2365
2366         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2367         if (!zlc)
2368                 return;
2369
2370         i = z - zonelist->_zonerefs;
2371
2372         set_bit(i, zlc->fullzones);
2373 }
2374
2375 /*
2376  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
2377  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
2378  */
2379 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2380 {
2381         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2382
2383         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2384         if (!zlc)
2385                 return;
2386
2387         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2388 }
2389
2390 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2391 {
2392         return local_zone->node == zone->node;
2393 }
2394
2395 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2396 {
2397         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2398                                 RECLAIM_DISTANCE;
2399 }
2400
2401 #else   /* CONFIG_NUMA */
2402
2403 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2404 {
2405         return NULL;
2406 }
2407
2408 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2409                                 nodemask_t *allowednodes)
2410 {
2411         return 1;
2412 }
2413
2414 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2415 {
2416 }
2417
2418 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2419 {
2420 }
2421
2422 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2423 {
2424         return true;
2425 }
2426
2427 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2428 {
2429         return true;
2430 }
2431
2432 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2433
2434 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2435 {
2436         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2437
2438         do {
2439                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2440                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2441                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2442                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2443         } while (zone++ != preferred_zone);
2444 }
2445
2446 /*
2447  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2448  * a page.
2449  */
2450 static struct page *
2451 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2452                                                 const struct alloc_context *ac)
2453 {
2454         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2455         struct zoneref *z;
2456         struct page *page = NULL;
2457         struct zone *zone;
2458         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2459         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2460         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2461         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2462                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2463         int nr_fair_skipped = 0;
2464         bool zonelist_rescan;
2465
2466 zonelist_scan:
2467         zonelist_rescan = false;
2468
2469         /*
2470          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2471          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2472          */
2473         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2474                                                                 ac->nodemask) {
2475                 unsigned long mark;
2476
2477                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2478                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2479                                 continue;
2480                 if (cpusets_enabled() &&
2481                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2482                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2483                                 continue;
2484                 /*
2485                  * Distribute pages in proportion to the individual
2486                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2487                  * page was allocated in should have no effect on the
2488                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2489                  */
2490                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2491                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2492                                 break;
2493                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2494                                 nr_fair_skipped++;
2495                                 continue;
2496                         }
2497                 }
2498                 /*
2499                  * When allocating a page cache page for writing, we
2500                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2501                  * limit, such that no single zone holds more than its
2502                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2503                  * The dirty limits take into account the zone's
2504                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2505                  * should be able to balance it without having to
2506                  * write pages from its LRU list.
2507                  *
2508                  * This may look like it could increase pressure on
2509                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2510                  * before they are full.  But the pages that do spill
2511                  * over are limited as the lower zones are protected
2512                  * by this very same mechanism.  It should not become
2513                  * a practical burden to them.
2514                  *
2515                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2516                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2517                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2518                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2519                  * zones are together not big enough to reach the
2520                  * global limit.  The proper fix for these situations
2521                  * will require awareness of zones in the
2522                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2523                  */
2524                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2525                         continue;
2526
2527                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2528                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2529                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2530                         int ret;
2531
2532                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2533                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2534                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2535                                 goto try_this_zone;
2536
2537                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2538                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2539                                 /*
2540                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2541                                  * and before considering the first zone allowed
2542                                  * by the cpuset.
2543                                  */
2544                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2545                                 zlc_active = 1;
2546                                 did_zlc_setup = 1;
2547                         }
2548
2549                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2550                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2551                                 goto this_zone_full;
2552
2553                         /*
2554                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2555                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2556                          */
2557                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2558                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2559                                 continue;
2560
2561                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2562                         switch (ret) {
2563                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2564                                 /* did not scan */
2565                                 continue;
2566                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2567                                 /* scanned but unreclaimable */
2568                                 continue;
2569                         default:
2570                                 /* did we reclaim enough */
2571                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2572                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2573                                         goto try_this_zone;
2574
2575                                 /*
2576                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2577                                  * Only mark the zone full if checking the min
2578                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2579                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2580                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2581                                  * when the watermark is between the low and
2582                                  * min watermarks.
2583                                  */
2584                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2585                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2586                                         goto this_zone_full;
2587
2588                                 continue;
2589                         }
2590                 }
2591
2592 try_this_zone:
2593                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2594                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2595                 if (page) {
2596                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2597                                 goto try_this_zone;
2598                         return page;
2599                 }
2600 this_zone_full:
2601                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2602                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2603         }
2604
2605         /*
2606          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2607          * local node.  However, the local node might have free pages left
2608          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2609          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2610          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2611          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2612          */
2613         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2614                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2615                 if (nr_fair_skipped) {
2616                         zonelist_rescan = true;
2617                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2618                 }
2619                 if (nr_online_nodes > 1)
2620                         zonelist_rescan = true;
2621         }
2622
2623         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2624                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2625                 zlc_active = 0;
2626                 zonelist_rescan = true;
2627         }
2628
2629         if (zonelist_rescan)
2630                 goto zonelist_scan;
2631
2632         return NULL;
2633 }
2634
2635 /*
2636  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2637  * meminfo in irq context.
2638  */
2639 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2640 {
2641         bool ret = false;
2642
2643 #if NODES_SHIFT > 8
2644         ret = in_interrupt();
2645 #endif
2646         return ret;
2647 }
2648
2649 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2650                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2651                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2652
2653 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2654 {
2655         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2656
2657         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2658             debug_guardpage_minorder() > 0)
2659                 return;
2660
2661         /*
2662          * This documents exceptions given to allocations in certain
2663          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2664          * of allowed nodes.
2665          */
2666         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2667                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2668                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2669                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2670         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2671                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2672
2673         if (fmt) {
2674                 struct va_format vaf;
2675                 va_list args;
2676
2677                 va_start(args, fmt);
2678
2679                 vaf.fmt = fmt;
2680                 vaf.va = &args;
2681
2682                 pr_warn("%pV", &vaf);
2683
2684                 va_end(args);
2685         }
2686
2687         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2688                 current->comm, order, gfp_mask);
2689
2690         dump_stack();
2691         if (!should_suppress_show_mem())
2692                 show_mem(filter);
2693 }
2694
2695 static inline struct page *
2696 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2697         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2698 {
2699         struct page *page;
2700
2701         *did_some_progress = 0;
2702
2703         /*
2704          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2705          * making progress for us.
2706          */
2707         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2708                 *did_some_progress = 1;
2709                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2710                 return NULL;
2711         }
2712
2713         /*
2714          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2715          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2716          * we're still under heavy pressure.
2717          */
2718         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2719                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2720         if (page)
2721                 goto out;
2722
2723         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2724                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2725                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2726                         goto out;
2727                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2728                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2729                         goto out;
2730                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2731                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2732                         goto out;
2733                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2734                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2735                         /*
2736                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2737                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2738                          * keep looping as per tradition.
2739                          */
2740                         *did_some_progress = 1;
2741                         goto out;
2742                 }
2743                 if (pm_suspended_storage())
2744                         goto out;
2745                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2746                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2747                         goto out;
2748         }
2749         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2750         if (out_of_memory(ac->zonelist, gfp_mask, order, ac->nodemask, false)
2751                         || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2752                 *did_some_progress = 1;
2753 out:
2754         mutex_unlock(&oom_lock);
2755         return page;
2756 }
2757
2758 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2759 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2760 static struct page *
2761 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2762                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2763                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2764                 bool *deferred_compaction)
2765 {
2766         unsigned long compact_result;
2767         struct page *page;
2768
2769         if (!order)
2770                 return NULL;
2771
2772         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2773         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2774                                                 mode, contended_compaction);
2775         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2776
2777         switch (compact_result) {
2778         case COMPACT_DEFERRED:
2779                 *deferred_compaction = true;
2780                 /* fall-through */
2781         case COMPACT_SKIPPED:
2782                 return NULL;
2783         default:
2784                 break;
2785         }
2786
2787         /*
2788          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2789          * count a compaction stall
2790          */
2791         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2792
2793         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2794                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2795
2796         if (page) {
2797                 struct zone *zone = page_zone(page);
2798
2799                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2800                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2801                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2802                 return page;
2803         }
2804
2805         /*
2806          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2807          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2808          */
2809         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2810
2811         cond_resched();
2812
2813         return NULL;
2814 }
2815 #else
2816 static inline struct page *
2817 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2818                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2819                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2820                 bool *deferred_compaction)
2821 {
2822         return NULL;
2823 }
2824 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2825
2826 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2827 static int
2828 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2829                                         const struct alloc_context *ac)
2830 {
2831         struct reclaim_state reclaim_state;
2832         int progress;
2833
2834         cond_resched();
2835
2836         /* We now go into synchronous reclaim */
2837         cpuset_memory_pressure_bump();
2838         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2839         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2840         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2841         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2842
2843         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2844                                                                 ac->nodemask);
2845
2846         current->reclaim_state = NULL;
2847         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2848         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2849
2850         cond_resched();
2851
2852         return progress;
2853 }
2854
2855 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2856 static inline struct page *
2857 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2858                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2859                 unsigned long *did_some_progress)
2860 {
2861         struct page *page = NULL;
2862         bool drained = false;
2863
2864         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2865         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2866                 return NULL;
2867
2868         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2869         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2870                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2871
2872 retry:
2873         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2874                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2875
2876         /*
2877          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2878          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2879          */
2880         if (!page && !drained) {
2881                 drain_all_pages(NULL);
2882                 drained = true;
2883                 goto retry;
2884         }
2885
2886         return page;
2887 }
2888
2889 /*
2890  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2891  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2892  */
2893 static inline struct page *
2894 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2895                                 const struct alloc_context *ac)
2896 {
2897         struct page *page;
2898
2899         do {
2900                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2901                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2902
2903                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2904                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2905                                                                         HZ/50);
2906         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2907
2908         return page;
2909 }
2910
2911 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2912 {
2913         struct zoneref *z;
2914         struct zone *zone;
2915
2916         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2917                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2918                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2919 }
2920
2921 static inline int
2922 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2923 {
2924         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2925         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2926
2927         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2928         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2929
2930         /*
2931          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2932          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2933          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2934          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2935          */
2936         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2937
2938         if (atomic) {
2939                 /*
2940                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2941                  * if it can't schedule.
2942                  */
2943                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2944                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2945                 /*
2946                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2947                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2948                  */
2949                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2950         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2951                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2952
2953         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2954                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2955                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2956                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2957                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2958                 else if (!in_interrupt() &&
2959                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2960                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2961                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2962         }
2963 #ifdef CONFIG_CMA
2964         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2965                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2966 #endif
2967         return alloc_flags;
2968 }
2969
2970 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2971 {
2972         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2973 }
2974
2975 static inline struct page *
2976 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2977                                                 struct alloc_context *ac)
2978 {
2979         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2980         struct page *page = NULL;
2981         int alloc_flags;
2982         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2983         unsigned long did_some_progress;
2984         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2985         bool deferred_compaction = false;
2986         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2987
2988         /*
2989          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2990          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2991          * be using allocators in order of preference for an area that is
2992          * too large.
2993          */
2994         if (order >= MAX_ORDER) {
2995                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2996                 return NULL;
2997         }
2998
2999         /*
3000          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3001          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3002          * speculative node-specific allocation.
3003          */
3004         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !wait)
3005                 goto nopage;
3006
3007 retry:
3008         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
3009                 wake_all_kswapds(order, ac);
3010
3011         /*
3012          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3013          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3014          * to how we want to proceed.
3015          */
3016         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3017
3018         /*
3019          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3020          * cpusets.
3021          */
3022         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3023                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3024                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3025                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3026                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3027         }
3028
3029         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3030         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3031                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3032         if (page)
3033                 goto got_pg;
3034
3035         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3036         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3037                 /*
3038                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3039                  * the allocation is high priority and these type of
3040                  * allocations are system rather than user orientated
3041                  */
3042                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3043
3044                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
3045
3046                 if (page) {
3047                         goto got_pg;
3048                 }
3049         }
3050
3051         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
3052         if (!wait) {
3053                 /*
3054                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
3055                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
3056                  * type of allocation to fail.
3057                  */
3058                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3059                 goto nopage;
3060         }
3061
3062         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3063         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3064                 goto nopage;
3065
3066         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3067         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3068                 goto nopage;
3069
3070         /*
3071          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3072          * attempts after direct reclaim are synchronous
3073          */
3074         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3075                                         migration_mode,
3076                                         &contended_compaction,
3077                                         &deferred_compaction);
3078         if (page)
3079                 goto got_pg;
3080
3081         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3082         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
3083                 /*
3084                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3085                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3086                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3087                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3088                  * instead of entering direct reclaim.
3089                  */
3090                 if (deferred_compaction)
3091                         goto nopage;
3092
3093                 /*
3094                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3095                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3096                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3097                  * so we fallback to base pages instead.
3098                  */
3099                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3100                         goto nopage;
3101
3102                 /*
3103                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3104                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3105                  * khugepaged trying to collapse.
3106                  */
3107                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3108                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3109                         goto nopage;
3110         }
3111
3112         /*
3113          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3114          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3115          * khugepaged trying to collapse.
3116          */
3117         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
3118                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
3119                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3120
3121         /* Try direct reclaim and then allocating */
3122         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3123                                                         &did_some_progress);
3124         if (page)
3125                 goto got_pg;
3126
3127         /* Do not loop if specifically requested */
3128         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3129                 goto noretry;
3130
3131         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3132         pages_reclaimed += did_some_progress;
3133         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3134             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3135                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3136                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3137                 goto retry;
3138         }
3139
3140         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3141         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3142         if (page)
3143                 goto got_pg;
3144
3145         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3146         if (did_some_progress)
3147                 goto retry;
3148
3149 noretry:
3150         /*
3151          * High-order allocations do not necessarily loop after
3152          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3153          * being called after reclaim so call directly if necessary
3154          */
3155         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3156                                             ac, migration_mode,
3157                                             &contended_compaction,
3158                                             &deferred_compaction);
3159         if (page)
3160                 goto got_pg;
3161 nopage:
3162         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3163 got_pg:
3164         return page;
3165 }
3166
3167 /*
3168  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3169  */
3170 struct page *
3171 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3172                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3173 {
3174         struct zoneref *preferred_zoneref;
3175         struct page *page = NULL;
3176         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3177         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3178         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3179         struct alloc_context ac = {
3180                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3181                 .nodemask = nodemask,
3182                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3183         };
3184
3185         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3186
3187         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3188
3189         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
3190
3191         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3192                 return NULL;
3193
3194         /*
3195          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3196          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3197          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3198          */
3199         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3200                 return NULL;
3201
3202         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3203                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3204
3205 retry_cpuset:
3206         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3207
3208         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3209         ac.zonelist = zonelist;
3210         /* The preferred zone is used for statistics later */
3211         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3212                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3213                                 &ac.preferred_zone);
3214         if (!ac.preferred_zone)
3215                 goto out;
3216         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3217
3218         /* First allocation attempt */
3219         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3220         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3221         if (unlikely(!page)) {
3222                 /*
3223                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3224                  * can deadlock because I/O on the device might not
3225                  * complete.
3226                  */
3227                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3228
3229                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3230         }
3231
3232         if (kmemcheck_enabled && page)
3233                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3234
3235         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3236
3237 out:
3238         /*
3239          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3240          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3241          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3242          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3243          */
3244         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3245                 goto retry_cpuset;
3246
3247         return page;
3248 }
3249 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3250
3251 /*
3252  * Common helper functions.
3253  */
3254 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3255 {
3256         struct page *page;
3257
3258         /*
3259          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3260          * a highmem page
3261          */
3262         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3263
3264         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3265         if (!page)
3266                 return 0;
3267         return (unsigned long) page_address(page);
3268 }
3269 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3270
3271 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3272 {
3273         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3274 }
3275 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3276
3277 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3278 {
3279         if (put_page_testzero(page)) {
3280                 if (order == 0)
3281                         free_hot_cold_page(page, false);
3282                 else
3283                         __free_pages_ok(page, order);
3284         }
3285 }
3286
3287 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3288
3289 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3290 {
3291         if (addr != 0) {
3292                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3293                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3294         }
3295 }
3296
3297 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3298
3299 /*
3300  * Page Fragment:
3301  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3302  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3303  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3304  *
3305  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3306  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3307  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3308  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3309  */
3310 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3311                                        gfp_t gfp_mask)
3312 {
3313         struct page *page = NULL;
3314         gfp_t gfp = gfp_mask;
3315
3316 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3317         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3318                     __GFP_NOMEMALLOC;
3319         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3320                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3321         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3322 #endif
3323         if (unlikely(!page))
3324                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3325
3326         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3327
3328         return page;
3329 }
3330
3331 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3332                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3333 {
3334         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3335         struct page *page;
3336         int offset;
3337
3338         if (unlikely(!nc->va)) {
3339 refill:
3340                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3341                 if (!page)
3342                         return NULL;
3343
3344 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3345                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3346                 size = nc->size;
3347 #endif
3348                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3349                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3350                  */
3351                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3352
3353                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3354                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3355                 nc->pagecnt_bias = size;
3356                 nc->offset = size;
3357         }
3358
3359         offset = nc->offset - fragsz;
3360         if (unlikely(offset < 0)) {
3361                 page = virt_to_page(nc->va);
3362
3363                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3364                         goto refill;
3365
3366 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3367                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3368                 size = nc->size;
3369 #endif
3370                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3371                 atomic_set(&page->_count, size);
3372
3373                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3374                 nc->pagecnt_bias = size;
3375                 offset = size - fragsz;
3376         }
3377
3378         nc->pagecnt_bias--;
3379         nc->offset = offset;
3380
3381         return nc->va + offset;
3382 }
3383 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3384
3385 /*
3386  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3387  */
3388 void __free_page_frag(void *addr)
3389 {
3390         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3391
3392         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3393                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3394 }
3395 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3396
3397 /*
3398  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3399  * of the current memory cgroup.
3400  *
3401  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3402  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3403  */
3404 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3405 {
3406         struct page *page;
3407         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3408
3409         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3410                 return NULL;
3411         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3412         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3413         return page;
3414 }
3415
3416 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3417 {
3418         struct page *page;
3419         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3420
3421         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3422                 return NULL;
3423         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3424         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3425         return page;
3426 }
3427
3428 /*
3429  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3430  * alloc_kmem_pages.
3431  */
3432 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3433 {
3434         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3435         __free_pages(page, order);
3436 }
3437
3438 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3439 {
3440         if (addr != 0) {
3441                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3442                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3443         }
3444 }
3445
3446 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3447 {
3448         if (addr) {
3449                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3450                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3451
3452                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3453                 while (used < alloc_end) {
3454                         free_page(used);
3455                         used += PAGE_SIZE;
3456                 }
3457         }
3458         return (void *)addr;
3459 }
3460
3461 /**
3462  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3463  * @size: the number of bytes to allocate
3464  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3465  *
3466  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3467  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3468  * allocate memory in power-of-two pages.
3469  *
3470  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3471  *
3472  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3473  */
3474 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3475 {
3476         unsigned int order = get_order(size);
3477         unsigned long addr;
3478
3479         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3480         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3481 }
3482 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3483
3484 /**
3485  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3486  *                         pages on a node.
3487  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3488  * @size: the number of bytes to allocate
3489  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3490  *
3491  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3492  * back.
3493  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3494  * but is not exact.
3495  */
3496 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3497 {
3498         unsigned order = get_order(size);
3499         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3500         if (!p)
3501                 return NULL;
3502         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3503 }
3504
3505 /**
3506  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3507  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3508  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3509  *
3510  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3511  */
3512 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3513 {
3514         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3515         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3516
3517         while (addr < end) {
3518                 free_page(addr);
3519                 addr += PAGE_SIZE;
3520         }
3521 }
3522 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3523
3524 /**
3525  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3526  * @offset: The zone index of the highest zone
3527  *
3528  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3529  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3530  * zone, the number of pages is calculated as:
3531  *     managed_pages - high_pages
3532  */
3533 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3534 {
3535         struct zoneref *z;
3536         struct zone *zone;
3537
3538         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3539         unsigned long sum = 0;
3540
3541         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3542
3543         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3544                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3545                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3546                 if (size > high)
3547                         sum += size - high;
3548         }
3549
3550         return sum;
3551 }
3552
3553 /**
3554  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3555  *
3556  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3557  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3558  */
3559 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3560 {
3561         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3562 }
3563 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3564
3565 /**
3566  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3567  *
3568  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3569  * high watermark within all zones.
3570  */
3571 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3572 {
3573         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3574 }
3575
3576 static inline void show_node(struct zone *zone)
3577 {
3578         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3579                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3580 }
3581
3582 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3583 {
3584         val->totalram = totalram_pages;
3585         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3586         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3587         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3588         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3589         val->freehigh = nr_free_highpages();
3590         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3591 }
3592
3593 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3594
3595 #ifdef CONFIG_NUMA
3596 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3597 {
3598         int zone_type;          /* needs to be signed */
3599         unsigned long managed_pages = 0;
3600         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3601
3602         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3603                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3604         val->totalram = managed_pages;
3605         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3606         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3607 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3608         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3609         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3610                         NR_FREE_PAGES);
3611 #else
3612         val->totalhigh = 0;
3613         val->freehigh = 0;
3614 #endif
3615         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3616 }
3617 #endif
3618
3619 /*
3620  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3621  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3622  */
3623 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3624 {
3625         bool ret = false;
3626         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3627
3628         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3629                 goto out;
3630
3631         do {
3632                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3633                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3634         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3635 out:
3636         return ret;
3637 }
3638
3639 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3640
3641 static void show_migration_types(unsigned char type)
3642 {
3643         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3644                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3645                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3646                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3647                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3648 #ifdef CONFIG_CMA
3649                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3650 #endif
3651 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3652                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3653 #endif
3654         };
3655         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3656         char *p = tmp;
3657         int i;
3658
3659         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3660                 if (type & (1 << i))
3661                         *p++ = types[i];
3662         }
3663
3664         *p = '\0';
3665         printk("(%s) ", tmp);
3666 }
3667
3668 /*
3669  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3670  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3671  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3672  *
3673  * Bits in @filter:
3674  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3675  *   cpuset.
3676  */
3677 void show_free_areas(unsigned int filter)
3678 {
3679         unsigned long free_pcp = 0;
3680         int cpu;
3681         struct zone *zone;
3682
3683         for_each_populated_zone(zone) {
3684                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3685                         continue;
3686
3687                 for_each_online_cpu(cpu)
3688                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3689         }
3690
3691         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3692                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3693                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3694                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3695                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3696                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3697                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3698                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3699                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3700                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3701                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3702                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3703                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3704                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3705                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3706                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3707                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3708                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3709                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3710                 global_page_state(NR_SHMEM),
3711                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3712                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3713                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3714                 free_pcp,
3715                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3716
3717         for_each_populated_zone(zone) {
3718                 int i;
3719
3720                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3721                         continue;
3722
3723                 free_pcp = 0;
3724                 for_each_online_cpu(cpu)
3725                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3726
3727                 show_node(zone);
3728                 printk("%s"
3729                         " free:%lukB"
3730                         " min:%lukB"
3731                         " low:%lukB"
3732                         " high:%lukB"
3733                         " active_anon:%lukB"
3734                         " inactive_anon:%lukB"
3735                         " active_file:%lukB"
3736                         " inactive_file:%lukB"
3737                         " unevictable:%lukB"
3738                         " isolated(anon):%lukB"
3739                         " isolated(file):%lukB"
3740                         " present:%lukB"
3741                         " managed:%lukB"
3742                         " mlocked:%lukB"
3743                         " dirty:%lukB"
3744                         " writeback:%lukB"
3745                         " mapped:%lukB"
3746                         " shmem:%lukB"
3747                         " slab_reclaimable:%lukB"
3748                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3749                         " kernel_stack:%lukB"
3750                         " pagetables:%lukB"
3751                         " unstable:%lukB"
3752                         " bounce:%lukB"
3753                         " free_pcp:%lukB"
3754                         " local_pcp:%ukB"
3755                         " free_cma:%lukB"
3756                         " writeback_tmp:%lukB"
3757                         " pages_scanned:%lu"
3758                         " all_unreclaimable? %s"
3759                         "\n",
3760                         zone->name,
3761                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3762                         K(min_wmark_pages(zone)),
3763                         K(low_wmark_pages(zone)),
3764                         K(high_wmark_pages(zone)),
3765                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3766                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3767                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3768                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3769                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3770                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3771                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3772                         K(zone->present_pages),
3773                         K(zone->managed_pages),
3774                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3775                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3776                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3777                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3778                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3779                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3780                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3781                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3782                                 THREAD_SIZE / 1024,
3783                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3784                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3785                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3786                         K(free_pcp),
3787                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3788                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3789                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3790                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3791                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3792                         );
3793                 printk("lowmem_reserve[]:");
3794                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3795                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3796                 printk("\n");
3797         }
3798
3799         for_each_populated_zone(zone) {
3800                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3801                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3802
3803                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3804                         continue;
3805                 show_node(zone);
3806                 printk("%s: ", zone->name);
3807
3808                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3809                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3810                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3811                         int type;
3812
3813                         nr[order] = area->nr_free;
3814                         total += nr[order] << order;
3815
3816                         types[order] = 0;
3817                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3818                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3819                                         types[order] |= 1 << type;
3820                         }
3821                 }
3822                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3823                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3824                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3825                         if (nr[order])
3826                                 show_migration_types(types[order]);
3827                 }
3828                 printk("= %lukB\n", K(total));
3829         }
3830
3831         hugetlb_show_meminfo();
3832
3833         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3834
3835         show_swap_cache_info();
3836 }
3837
3838 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3839 {
3840         zoneref->zone = zone;
3841         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3842 }
3843
3844 /*
3845  * Builds allocation fallback zone lists.
3846  *
3847  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3848  */
3849 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3850                                 int nr_zones)
3851 {
3852         struct zone *zone;
3853         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3854
3855         do {
3856                 zone_type--;
3857                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3858                 if (populated_zone(zone)) {
3859                         zoneref_set_zone(zone,
3860                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3861                         check_highest_zone(zone_type);
3862                 }
3863         } while (zone_type);
3864
3865         return nr_zones;
3866 }
3867
3868
3869 /*
3870  *  zonelist_order:
3871  *  0 = automatic detection of better ordering.
3872  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3873  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3874  *
3875  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3876  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3877  */
3878 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3879 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3880 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3881
3882 /* zonelist order in the kernel.
3883  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3884  */
3885 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3886 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3887
3888
3889 #ifdef CONFIG_NUMA
3890 /* The value user specified ....changed by config */
3891 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3892 /* string for sysctl */
3893 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3894 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3895
3896 /*
3897  * interface for configure zonelist ordering.
3898  * command line option "numa_zonelist_order"
3899  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3900  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3901  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3902  */
3903
3904 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3905 {
3906         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3907                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3908         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3909                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3910         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3911                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3912         } else {
3913                 printk(KERN_WARNING
3914                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3915                         "%s\n", s);
3916                 return -EINVAL;
3917         }
3918         return 0;
3919 }
3920
3921 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3922 {
3923         int ret;
3924
3925         if (!s)
3926                 return 0;
3927
3928         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3929         if (ret == 0)
3930                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3931
3932         return ret;
3933 }
3934 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3935
3936 /*
3937  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3938  */
3939 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3940                 void __user *buffer, size_t *length,
3941                 loff_t *ppos)
3942 {
3943         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3944         int ret;
3945         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3946
3947         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3948         if (write) {
3949                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3950                         ret = -EINVAL;
3951                         goto out;
3952                 }
3953                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3954         }
3955         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3956         if (ret)
3957                 goto out;
3958         if (write) {
3959                 int oldval = user_zonelist_order;
3960
3961                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3962                 if (ret) {
3963                         /*
3964                          * bogus value.  restore saved string
3965                          */
3966                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3967                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3968                         user_zonelist_order = oldval;
3969                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3970                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3971                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3972                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3973                 }
3974         }
3975 out:
3976         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3977         return ret;
3978 }
3979
3980
3981 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3982 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3983
3984 /**
3985  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3986  * @node: node whose fallback list we're appending
3987  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3988  *
3989  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3990  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3991  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3992  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3993  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3994  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3995  * on them otherwise.
3996  * It returns -1 if no node is found.
3997  */
3998 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3999 {
4000         int n, val;
4001         int min_val = INT_MAX;
4002         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4003         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4004
4005         /* Use the local node if we haven't already */
4006         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4007                 node_set(node, *used_node_mask);
4008                 return node;
4009         }
4010
4011         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4012
4013                 /* Don't want a node to appear more than once */
4014                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4015                         continue;
4016
4017                 /* Use the distance array to find the distance */
4018                 val = node_distance(node, n);
4019
4020                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4021                 val += (n < node);
4022
4023                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4024                 tmp = cpumask_of_node(n);
4025                 if (!cpumask_empty(tmp))
4026                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4027
4028                 /* Slight preference for less loaded node */
4029                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4030                 val += node_load[n];
4031
4032                 if (val < min_val) {
4033                         min_val = val;
4034                         best_node = n;
4035                 }
4036         }
4037
4038         if (best_node >= 0)
4039                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4040
4041         return best_node;
4042 }
4043
4044
4045 /*
4046  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4047  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4048  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4049  */
4050 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4051 {
4052         int j;
4053         struct zonelist *zonelist;
4054
4055         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4056         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4057                 ;
4058         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4059         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4060         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4061 }
4062
4063 /*
4064  * Build gfp_thisnode zonelists
4065  */
4066 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4067 {
4068         int j;
4069         struct zonelist *zonelist;
4070
4071         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4072         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4073         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4074         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4075 }
4076
4077 /*
4078  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4079  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4080  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4081  * may still exist in local DMA zone.
4082  */
4083 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4084
4085 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4086 {
4087         int pos, j, node;
4088         int zone_type;          /* needs to be signed */
4089         struct zone *z;
4090         struct zonelist *zonelist;
4091
4092         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4093         pos = 0;
4094         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4095                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4096                         node = node_order[j];
4097                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4098                         if (populated_zone(z)) {
4099                                 zoneref_set_zone(z,
4100                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4101                                 check_highest_zone(zone_type);
4102                         }
4103                 }
4104         }
4105         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4106         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4107 }
4108
4109 #if defined(CONFIG_64BIT)
4110 /*
4111  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4112  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4113  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4114  */
4115 static int default_zonelist_order(void)
4116 {
4117         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4118 }
4119 #else
4120 /*
4121  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4122  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4123  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4124  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4125  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4126  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4127  */
4128 static int default_zonelist_order(void)
4129 {
4130         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4131 }
4132 #endif /* CONFIG_64BIT */
4133
4134 static void set_zonelist_order(void)
4135 {
4136         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4137                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4138         else
4139                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4140 }
4141
4142 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4143 {
4144         int j, node, load;
4145         enum zone_type i;
4146         nodemask_t used_mask;
4147         int local_node, prev_node;
4148         struct zonelist *zonelist;
4149         int order = current_zonelist_order;
4150
4151         /* initialize zonelists */
4152         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4153                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4154                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4155                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4156         }
4157
4158         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4159         local_node = pgdat->node_id;
4160         load = nr_online_nodes;
4161         prev_node = local_node;
4162         nodes_clear(used_mask);
4163
4164         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4165         j = 0;
4166
4167         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4168                 /*
4169                  * We don't want to pressure a particular node.
4170                  * So adding penalty to the first node in same
4171                  * distance group to make it round-robin.
4172                  */
4173                 if (node_distance(local_node, node) !=
4174                     node_distance(local_node, prev_node))
4175                         node_load[node] = load;
4176
4177                 prev_node = node;
4178                 load--;
4179                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4180                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4181                 else
4182                         node_order[j++] = node; /* remember order */
4183         }
4184
4185         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4186                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4187                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
4188         }
4189
4190         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4191 }
4192
4193 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
4194 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4195 {
4196         struct zonelist *zonelist;
4197         struct zonelist_cache *zlc;
4198         struct zoneref *z;
4199
4200         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4201         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
4202         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
4203         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
4204                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
4205 }
4206
4207 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4208 /*
4209  * Return node id of node used for "local" allocations.
4210  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4211  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4212  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4213  */
4214 int local_memory_node(int node)
4215 {
4216         struct zone *zone;
4217
4218         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4219                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4220                                    NULL,
4221                                    &zone);
4222         return zone->node;
4223 }
4224 #endif
4225
4226 #else   /* CONFIG_NUMA */
4227
4228 static void set_zonelist_order(void)
4229 {
4230         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4231 }
4232
4233 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4234 {
4235         int node, local_node;
4236         enum zone_type j;
4237         struct zonelist *zonelist;
4238
4239         local_node = pgdat->node_id;
4240
4241         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4242         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4243
4244         /*
4245          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4246          * of all the other nodes.
4247          * We don't want to pressure a particular node, so when
4248          * building the zones for node N, we make sure that the
4249          * zones coming right after the local ones are those from
4250          * node N+1 (modulo N)
4251          */
4252         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4253                 if (!node_online(node))
4254                         continue;
4255                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4256         }
4257         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4258                 if (!node_online(node))
4259                         continue;
4260                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4261         }
4262
4263         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4264         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4265 }
4266
4267 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
4268 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4269 {
4270         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
4271 }
4272
4273 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4274
4275 /*
4276  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4277  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4278  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4279  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4280  * with interrupts disabled.
4281  *
4282  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4283  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4284  * hotplugged processors.
4285  *
4286  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4287  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4288  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4289  */
4290 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4291 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4292 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4293
4294 /*
4295  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4296  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4297  */
4298 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4299
4300 /* return values int ....just for stop_machine() */
4301 static int __build_all_zonelists(void *data)
4302 {
4303         int nid;
4304         int cpu;
4305         pg_data_t *self = data;
4306
4307 #ifdef CONFIG_NUMA
4308         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4309 #endif
4310
4311         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4312                 build_zonelists(self);
4313                 build_zonelist_cache(self);
4314         }
4315
4316         for_each_online_node(nid) {
4317                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4318
4319                 build_zonelists(pgdat);
4320                 build_zonelist_cache(pgdat);
4321         }
4322
4323         /*
4324          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4325          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4326          * each zone will be allocated later when the per cpu
4327          * allocator is available.
4328          *
4329          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4330          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4331          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4332          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4333          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4334          * (a chicken-egg dilemma).
4335          */
4336         for_each_possible_cpu(cpu) {
4337                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4338
4339 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4340                 /*
4341                  * We now know the "local memory node" for each node--
4342                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4343                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4344                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4345                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4346                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4347                  */
4348                 if (cpu_online(cpu))
4349                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4350 #endif
4351         }
4352
4353         return 0;
4354 }
4355
4356 static noinline void __init
4357 build_all_zonelists_init(void)
4358 {
4359         __build_all_zonelists(NULL);
4360         mminit_verify_zonelist();
4361         cpuset_init_current_mems_allowed();
4362 }
4363
4364 /*
4365  * Called with zonelists_mutex held always
4366  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4367  *
4368  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4369  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4370  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4371  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4372  */
4373 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4374 {
4375         set_zonelist_order();
4376
4377         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4378                 build_all_zonelists_init();
4379         } else {
4380 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4381                 if (zone)
4382                         setup_zone_pageset(zone);
4383 #endif
4384                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4385                    of zonelist */
4386                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4387                 /* cpuset refresh routine should be here */
4388         }
4389         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4390         /*
4391          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4392          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4393          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4394          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4395          * disabled and enable it later
4396          */
4397         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4398                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4399         else
4400                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4401
4402         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4403                 "Total pages: %ld\n",
4404                         nr_online_nodes,
4405                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4406                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4407                         vm_total_pages);
4408 #ifdef CONFIG_NUMA
4409         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4410 #endif
4411 }
4412
4413 /*
4414  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4415  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4416  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4417  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4418  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4419  * conservative, even though it seems large.
4420  *
4421  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4422  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4423  */
4424 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4425
4426 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4427 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4428 {
4429         unsigned long size = 1;
4430
4431         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4432
4433         while (size < pages)
4434                 size <<= 1;
4435
4436         /*
4437          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4438          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4439          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4440          */
4441         size = min(size, 4096UL);
4442
4443         return max(size, 4UL);
4444 }
4445 #else
4446 /*
4447  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4448  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4449  *
4450  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4451  *
4452  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4453  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4454  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4455  *
4456  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4457  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4458  *
4459  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4460  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4461  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4462  */
4463 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4464 {
4465         return 4096UL;
4466 }
4467 #endif
4468
4469 /*
4470  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4471  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4472  * hash function before the remainder is taken.
4473  */
4474 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4475 {
4476         return ffz(~size);
4477 }
4478
4479 /*
4480  * Check if a pageblock contains reserved pages
4481  */
4482 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4483 {
4484         unsigned long pfn;
4485
4486         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4487                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4488                         return 1;
4489         }
4490         return 0;
4491 }
4492
4493 /*
4494  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4495  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4496  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4497  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4498  * blocks as reclaim kicks in
4499  */
4500 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4501 {
4502         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4503         struct page *page;
4504         unsigned long block_migratetype;
4505         int reserve;
4506         int old_reserve;
4507
4508         /*
4509          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4510          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4511          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4512          * the block.
4513          */
4514         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4515         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4516         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4517         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4518                                                         pageblock_order;
4519
4520         /*
4521          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4522          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4523          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4524          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4525          * future allocation of hugepages at runtime.
4526          */
4527         reserve = min(2, reserve);
4528         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4529
4530         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4531         if (reserve == old_reserve)
4532                 return;
4533         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4534
4535         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4536                 if (!early_page_nid_uninitialised(pfn, zone_to_nid(zone)))
4537                         return;
4538
4539                 if (!pfn_valid(pfn))
4540                         continue;
4541                 page = pfn_to_page(pfn);
4542
4543                 /* Watch out for overlapping nodes */
4544                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4545                         continue;
4546
4547                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4548
4549                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4550                 if (reserve > 0) {
4551                         /*
4552                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4553                          * them.
4554                          */
4555                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4556                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4557                                 continue;
4558
4559                         /* If this block is reserved, account for it */
4560                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4561                                 reserve--;
4562                                 continue;
4563                         }
4564
4565                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4566                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4567                                 set_pageblock_migratetype(page,
4568                                                         MIGRATE_RESERVE);
4569                                 move_freepages_block(zone, page,
4570                                                         MIGRATE_RESERVE);
4571                                 reserve--;
4572                                 continue;
4573                         }
4574                 } else if (!old_reserve) {
4575                         /*
4576                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4577                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4578                          */
4579                         break;
4580                 }
4581
4582                 /*
4583                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4584                  * take it back
4585                  */
4586                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4587                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4588                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4589                 }
4590         }
4591 }
4592
4593 /*
4594  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4595  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4596  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4597  */
4598 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4599                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4600 {
4601         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4602         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4603         unsigned long pfn;
4604         struct zone *z;
4605         unsigned long nr_initialised = 0;
4606
4607         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4608                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4609
4610         z = &pgdat->node_zones[zone];
4611         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4612                 /*
4613                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4614                  * handed to this function.  They do not
4615                  * exist on hotplugged memory.
4616                  */
4617                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4618                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4619                                 continue;
4620                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4621                                 continue;
4622                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4623                                                 &nr_initialised))
4624                                 break;
4625                 }
4626
4627                 /*
4628                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4629                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4630                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4631                  * the address space during boot when many long-lived
4632                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4633                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4634                  * setup_zone_migrate_reserve()
4635                  *
4636                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4637                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4638                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4639                  * pfn out of zone.
4640                  */
4641                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4642                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4643
4644                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4645                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4646                 } else {
4647                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4648                 }
4649         }
4650 }
4651
4652 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4653 {
4654         unsigned int order, t;
4655         for_each_migratetype_order(order, t) {
4656                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4657                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4658         }
4659 }
4660
4661 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4662 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4663         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4664 #endif
4665
4666 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4667 {
4668 #ifdef CONFIG_MMU
4669         int batch;
4670
4671         /*
4672          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4673          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4674          *
4675          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4676          */
4677         batch = zone->managed_pages / 1024;
4678         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4679                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4680         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4681         if (batch < 1)
4682                 batch = 1;
4683
4684         /*
4685          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4686          * of 2 value was found to be more likely to have
4687          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4688          *
4689          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4690          * batches of pages, one task can end up with a lot
4691          * of pages of one half of the possible page colors
4692          * and the other with pages of the other colors.
4693          */
4694         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4695
4696         return batch;
4697
4698 #else
4699         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4700          * conditions.
4701          *
4702          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4703          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4704          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4705          *
4706          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4707          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4708          * can be a significant delay between the individual batches being
4709          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4710          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4711          */
4712         return 0;
4713 #endif
4714 }
4715
4716 /*
4717  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4718  * ->batch must never be higher then ->high.
4719  * The following function updates them in a safe manner without read side
4720  * locking.
4721  *
4722  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4723  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4724  *
4725  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4726  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4727  * exist).
4728  */
4729 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4730                 unsigned long batch)
4731 {
4732        /* start with a fail safe value for batch */
4733         pcp->batch = 1;
4734         smp_wmb();
4735
4736        /* Update high, then batch, in order */
4737         pcp->high = high;
4738         smp_wmb();
4739
4740         pcp->batch = batch;
4741 }
4742
4743 /* a companion to pageset_set_high() */
4744 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4745 {
4746         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4747 }
4748
4749 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4750 {
4751         struct per_cpu_pages *pcp;
4752         int migratetype;
4753
4754         memset(p, 0, sizeof(*p));
4755
4756         pcp = &p->pcp;
4757         pcp->count = 0;
4758         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4759                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4760 }
4761
4762 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4763 {
4764         pageset_init(p);
4765         pageset_set_batch(p, batch);
4766 }
4767
4768 /*
4769  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4770  * to the value high for the pageset p.
4771  */
4772 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4773                                 unsigned long high)
4774 {
4775         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4776         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4777                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4778
4779         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4780 }
4781
4782 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4783                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4784 {
4785         if (percpu_pagelist_fraction)
4786                 pageset_set_high(pcp,
4787                         (zone->managed_pages /
4788                                 percpu_pagelist_fraction));
4789         else
4790                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4791 }
4792
4793 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4794 {
4795         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4796
4797         pageset_init(pcp);
4798         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4799 }
4800
4801 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4802 {
4803         int cpu;
4804         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4805         for_each_possible_cpu(cpu)
4806                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4807 }
4808
4809 /*
4810  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4811  * Before this call only boot pagesets were available.
4812  */
4813 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4814 {
4815         struct zone *zone;
4816
4817         for_each_populated_zone(zone)
4818                 setup_zone_pageset(zone);
4819 }
4820
4821 static noinline __init_refok
4822 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4823 {
4824         int i;
4825         size_t alloc_size;
4826
4827         /*
4828          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4829          * per zone.
4830          */
4831         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4832                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4833         zone->wait_table_bits =
4834                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4835         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4836                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4837
4838         if (!slab_is_available()) {
4839                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4840                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4841                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4842         } else {
4843                 /*
4844                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4845                  * via memory hot-add.
4846                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4847                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4848                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4849                  * node itself as well.
4850                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4851                  * necessary.
4852                  */
4853                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4854         }
4855         if (!zone->wait_table)
4856                 return -ENOMEM;
4857
4858         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4859                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4860
4861         return 0;
4862 }
4863
4864 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4865 {
4866         /*
4867          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4868          * relies on the ability of the linker to provide the
4869          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4870          */
4871         zone->pageset = &boot_pageset;
4872
4873         if (populated_zone(zone))
4874                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4875                         zone->name, zone->present_pages,
4876                                          zone_batchsize(zone));
4877 }
4878
4879 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4880                                         unsigned long zone_start_pfn,
4881                                         unsigned long size,
4882                                         enum memmap_context context)
4883 {
4884         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4885         int ret;
4886         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4887         if (ret)
4888                 return ret;
4889         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4890
4891         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4892
4893         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4894                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4895                         pgdat->node_id,
4896                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4897                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4898
4899         zone_init_free_lists(zone);
4900
4901         return 0;
4902 }
4903
4904 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4905 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4906
4907 /*
4908  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4909  */
4910 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4911                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4912 {
4913         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4914         int nid;
4915
4916         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4917                 return state->last_nid;
4918
4919         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4920         if (nid != -1) {
4921                 state->last_start = start_pfn;
4922                 state->last_end = end_pfn;
4923                 state->last_nid = nid;
4924         }
4925
4926         return nid;
4927 }
4928 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4929
4930 /**
4931  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4932  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4933  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4934  *
4935  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4936  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4937  * memblock_free_early_nid() manually.
4938  */
4939 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4940 {
4941         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4942         int i, this_nid;
4943
4944         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4945                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4946                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4947
4948                 if (start_pfn < end_pfn)
4949                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4950                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4951                                         this_nid);
4952         }
4953 }
4954
4955 /**
4956  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4957  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4958  *
4959  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4960  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4961  */
4962 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4963 {
4964         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4965         int i, this_nid;
4966
4967         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4968                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4969 }
4970
4971 /**
4972  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4973  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4974  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4975  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4976  *
4977  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4978  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4979  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4980  * PFNs will be 0.
4981  */
4982 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4983                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4984 {
4985         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4986         int i;
4987
4988         *start_pfn = -1UL;
4989         *end_pfn = 0;
4990
4991         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4992                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4993                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4994         }
4995
4996         if (*start_pfn == -1UL)
4997                 *start_pfn = 0;
4998 }
4999
5000 /*
5001  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5002  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5003  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5004  */
5005 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5006 {
5007         int zone_index;
5008         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5009                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5010                         continue;
5011
5012                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5013                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5014                         break;
5015         }
5016
5017         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5018         movable_zone = zone_index;
5019 }
5020
5021 /*
5022  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5023  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5024  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5025  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5026  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5027  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5028  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5029  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5030  */
5031 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5032                                         unsigned long zone_type,
5033                                         unsigned long node_start_pfn,
5034                                         unsigned long node_end_pfn,
5035                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5036                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5037 {
5038         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5039         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5040                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5041                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5042                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5043                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5044                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5045
5046                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5047                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5048                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5049                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5050
5051                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5052                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5053                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5054         }
5055 }
5056
5057 /*
5058  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5059  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5060  */
5061 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5062                                         unsigned long zone_type,
5063                                         unsigned long node_start_pfn,
5064                                         unsigned long node_end_pfn,
5065                                         unsigned long *ignored)
5066 {
5067         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5068
5069         /* When hotadd a new node, the node should be empty */
5070         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5071                 return 0;
5072
5073         /* Get the start and end of the zone */
5074         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5075         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5076         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5077                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5078                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5079
5080         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5081         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
5082                 return 0;
5083
5084         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5085         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
5086         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
5087
5088         /* Return the spanned pages */
5089         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
5090 }
5091
5092 /*
5093  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5094  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5095  */
5096 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5097                                 unsigned long range_start_pfn,
5098                                 unsigned long range_end_pfn)
5099 {
5100         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5101         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5102         int i;
5103
5104         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5105                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5106                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5107                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5108         }
5109         return nr_absent;
5110 }
5111
5112 /**
5113  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5114  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5115  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5116  *
5117  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5118  */
5119 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5120                                                         unsigned long end_pfn)
5121 {
5122         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5123 }
5124
5125 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5126 static 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 *ignored)
5131 {
5132         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5133         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5134         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5135
5136         /* When hotadd a new node, the node should be empty */
5137         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5138                 return 0;
5139
5140         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5141         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5142
5143         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5144                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5145                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5146         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5147 }
5148
5149 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5150 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5151                                         unsigned long zone_type,
5152                                         unsigned long node_start_pfn,
5153                                         unsigned long node_end_pfn,
5154                                         unsigned long *zones_size)
5155 {
5156         return zones_size[zone_type];
5157 }
5158
5159 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5160                                                 unsigned long zone_type,
5161                                                 unsigned long node_start_pfn,
5162                                                 unsigned long node_end_pfn,
5163                                                 unsigned long *zholes_size)
5164 {
5165         if (!zholes_size)
5166                 return 0;
5167
5168         return zholes_size[zone_type];
5169 }
5170
5171 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5172
5173 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5174                                                 unsigned long node_start_pfn,
5175                                                 unsigned long node_end_pfn,
5176                                                 unsigned long *zones_size,
5177                                                 unsigned long *zholes_size)
5178 {
5179         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5180         enum zone_type i;
5181
5182         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5183                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5184                 unsigned long size, real_size;
5185
5186                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5187                                                   node_start_pfn,
5188                                                   node_end_pfn,
5189                                                   zones_size);
5190                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5191                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5192                                                   zholes_size);
5193                 zone->spanned_pages = size;
5194                 zone->present_pages = real_size;
5195
5196                 totalpages += size;
5197                 realtotalpages += real_size;
5198         }
5199
5200         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5201         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5202         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5203                                                         realtotalpages);
5204 }
5205
5206 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5207 /*
5208  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5209  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5210  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5211  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5212  * bytes.
5213  */
5214 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5215 {
5216         unsigned long usemapsize;
5217
5218         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5219         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5220         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5221         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5222         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5223
5224         return usemapsize / 8;
5225 }
5226
5227 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5228                                 struct zone *zone,
5229                                 unsigned long zone_start_pfn,
5230                                 unsigned long zonesize)
5231 {
5232         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5233         zone->pageblock_flags = NULL;
5234         if (usemapsize)
5235                 zone->pageblock_flags =
5236                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5237                                                          pgdat->node_id);
5238 }
5239 #else
5240 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5241                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5242 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5243
5244 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5245
5246 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5247 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5248 {
5249         unsigned int order;
5250
5251         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5252         if (pageblock_order)
5253                 return;
5254
5255         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5256                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5257         else
5258                 order = MAX_ORDER - 1;
5259
5260         /*
5261          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5262          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5263          * powerpc.
5264          */
5265         pageblock_order = order;
5266 }
5267 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5268
5269 /*
5270  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5271  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5272  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5273  * the kernel config
5274  */
5275 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5276 {
5277 }
5278
5279 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5280
5281 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5282                                                    unsigned long present_pages)
5283 {
5284         unsigned long pages = spanned_pages;
5285
5286         /*
5287          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5288          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5289          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5290          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5291          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5292          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5293          */
5294         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5295             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5296                 pages = present_pages;
5297
5298         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5299 }
5300
5301 /*
5302  * Set up the zone data structures:
5303  *   - mark all pages reserved
5304  *   - mark all memory queues empty
5305  *   - clear the memory bitmaps
5306  *
5307  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5308  */
5309 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
5310                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn)
5311 {
5312         enum zone_type j;
5313         int nid = pgdat->node_id;
5314         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5315         int ret;
5316
5317         pgdat_resize_init(pgdat);
5318 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5319         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5320         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5321         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5322 #endif
5323         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5324         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5325         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5326
5327         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5328                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5329                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5330
5331                 size = zone->spanned_pages;
5332                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5333
5334                 /*
5335                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5336                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5337                  * and per-cpu initialisations
5338                  */
5339                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5340                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5341                         if (freesize >= memmap_pages) {
5342                                 freesize -= memmap_pages;
5343                                 if (memmap_pages)
5344                                         printk(KERN_DEBUG
5345                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5346                                                zone_names[j], memmap_pages);
5347                         } else
5348                                 printk(KERN_WARNING
5349                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5350                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5351                 }
5352
5353                 /* Account for reserved pages */
5354                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5355                         freesize -= dma_reserve;
5356                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5357                                         zone_names[0], dma_reserve);
5358                 }
5359
5360                 if (!is_highmem_idx(j))
5361                         nr_kernel_pages += freesize;
5362                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5363                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5364                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5365                 nr_all_pages += freesize;
5366
5367                 /*
5368                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5369                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5370                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5371                  */
5372                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5373 #ifdef CONFIG_NUMA
5374                 zone->node = nid;
5375                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5376                                                 / 100;
5377                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5378 #endif
5379                 zone->name = zone_names[j];
5380                 spin_lock_init(&zone->lock);
5381                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5382                 zone_seqlock_init(zone);
5383                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5384                 zone_pcp_init(zone);
5385
5386                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5387                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5388
5389                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5390                 if (!size)
5391                         continue;
5392
5393                 set_pageblock_order();
5394                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5395                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
5396                                                 size, MEMMAP_EARLY);
5397                 BUG_ON(ret);
5398                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5399                 zone_start_pfn += size;
5400         }
5401 }
5402
5403 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5404 {
5405         /* Skip empty nodes */
5406         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5407                 return;
5408
5409 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5410         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5411         if (!pgdat->node_mem_map) {
5412                 unsigned long size, start, end;
5413                 struct page *map;
5414
5415                 /*
5416                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5417                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5418                  * for the buddy allocator to function correctly.
5419                  */
5420                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5421                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5422                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5423                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5424                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5425                 if (!map)
5426                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5427                                                                pgdat->node_id);
5428                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5429         }
5430 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5431         /*
5432          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5433          */
5434         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5435                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5436 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5437                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5438                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5439 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5440         }
5441 #endif
5442 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5443 }
5444
5445 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5446                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5447 {
5448         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5449         unsigned long start_pfn = 0;
5450         unsigned long end_pfn = 0;
5451
5452         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5453         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5454
5455         reset_deferred_meminit(pgdat);
5456         pgdat->node_id = nid;
5457         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5458 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5459         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5460         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5461                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5462 #endif
5463         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5464                                   zones_size, zholes_size);
5465
5466         alloc_node_mem_map(pgdat);
5467 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5468         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5469                 nid, (unsigned long)pgdat,
5470                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5471 #endif
5472
5473         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn);
5474 }
5475
5476 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5477
5478 #if MAX_NUMNODES > 1
5479 /*
5480  * Figure out the number of possible node ids.
5481  */
5482 void __init setup_nr_node_ids(void)
5483 {
5484         unsigned int node;
5485         unsigned int highest = 0;
5486
5487         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5488                 highest = node;
5489         nr_node_ids = highest + 1;
5490 }
5491 #endif
5492
5493 /**
5494  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5495  *
5496  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5497  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5498  * all the nodes.
5499  *
5500  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5501  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5502  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5503  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5504  *
5505  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5506  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5507  * populated node map.
5508  *
5509  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5510  * requirement (single node).
5511  */
5512 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5513 {
5514         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5515         unsigned long start, end, mask;
5516         int last_nid = -1;
5517         int i, nid;
5518
5519         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5520                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5521                         last_nid = nid;
5522                         last_end = end;
5523                         continue;
5524                 }
5525
5526                 /*
5527                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5528                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5529                  * too coarse to separate the current node from the last.
5530                  */
5531                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5532                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5533                         mask <<= 1;
5534
5535                 /* accumulate all internode masks */
5536                 accl_mask |= mask;
5537         }
5538
5539         /* convert mask to number of pages */
5540         return ~accl_mask + 1;
5541 }
5542
5543 /* Find the lowest pfn for a node */
5544 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5545 {
5546         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5547         unsigned long start_pfn;
5548         int i;
5549
5550         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5551                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5552
5553         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5554                 printk(KERN_WARNING
5555                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5556                 return 0;
5557         }
5558
5559         return min_pfn;
5560 }
5561
5562 /**
5563  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5564  *
5565  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5566  * memblock_set_node().
5567  */
5568 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5569 {
5570         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5571 }
5572
5573 /*
5574  * early_calculate_totalpages()
5575  * Sum pages in active regions for movable zone.
5576  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5577  */
5578 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5579 {
5580         unsigned long totalpages = 0;
5581         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5582         int i, nid;
5583
5584         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5585                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5586
5587                 totalpages += pages;
5588                 if (pages)
5589                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5590         }
5591         return totalpages;
5592 }
5593
5594 /*
5595  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5596  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5597  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5598  * others
5599  */
5600 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5601 {
5602         int i, nid;
5603         unsigned long usable_startpfn;
5604         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5605         /* save the state before borrow the nodemask */
5606         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5607         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5608         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5609         struct memblock_region *r;
5610
5611         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5612         find_usable_zone_for_movable();
5613
5614         /*
5615          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5616          * options.
5617          */
5618         if (movable_node_is_enabled()) {
5619                 for_each_memblock(memory, r) {
5620                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5621                                 continue;
5622
5623                         nid = r->nid;
5624
5625                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5626                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5627                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5628                                 usable_startpfn;
5629                 }
5630
5631                 goto out2;
5632         }
5633
5634         /*
5635          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5636          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5637          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5638          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5639          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5640          * what movablecore would have allowed.
5641          */
5642         if (required_movablecore) {
5643                 unsigned long corepages;
5644
5645                 /*
5646                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5647                  * was requested by the user
5648                  */
5649                 required_movablecore =
5650                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5651                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5652
5653                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5654         }
5655
5656         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5657         if (!required_kernelcore)
5658                 goto out;
5659
5660         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5661         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5662
5663 restart:
5664         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5665         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5666         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5667                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5668
5669                 /*
5670                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5671                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5672                  * amount of memory for the kernel
5673                  */
5674                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5675                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5676
5677                 /*
5678                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5679                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5680                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5681                  */
5682                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5683
5684                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5685                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5686                         unsigned long size_pages;
5687
5688                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5689                         if (start_pfn >= end_pfn)
5690                                 continue;
5691
5692                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5693                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5694                                 unsigned long kernel_pages;
5695                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5696                                                                 - start_pfn;
5697
5698                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5699                                                         kernelcore_remaining);
5700                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5701                                                         required_kernelcore);
5702
5703                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5704                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5705
5706                                         /*
5707                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5708                                          * that if we have to rebalance
5709                                          * kernelcore across nodes, we will
5710                                          * not double account here
5711                                          */
5712                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5713                                         continue;
5714                                 }
5715                                 start_pfn = usable_startpfn;
5716                         }
5717
5718                         /*
5719                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5720                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5721                          * number of pages used as kernelcore
5722                          */
5723                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5724                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5725                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5726                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5727
5728                         /*
5729                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5730                          * break if the kernelcore for this node has been
5731                          * satisfied
5732                          */
5733                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5734                                                                 size_pages);
5735                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5736                         if (!kernelcore_remaining)
5737                                 break;
5738                 }
5739         }
5740
5741         /*
5742          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5743          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5744          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5745          * satisfied
5746          */
5747         usable_nodes--;
5748         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5749                 goto restart;
5750
5751 out2:
5752         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5753         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5754                 zone_movable_pfn[nid] =
5755                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5756
5757 out:
5758         /* restore the node_state */
5759         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5760 }
5761
5762 /* Any regular or high memory on that node ? */
5763 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5764 {
5765         enum zone_type zone_type;
5766
5767         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5768                 return;
5769
5770         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5771                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5772                 if (populated_zone(zone)) {
5773                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5774                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5775                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5776                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5777                         break;
5778                 }
5779         }
5780 }
5781
5782 /**
5783  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5784  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5785  *
5786  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5787  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5788  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5789  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5790  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5791  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5792  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5793  * at arch_max_dma_pfn.
5794  */
5795 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5796 {
5797         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5798         int i, nid;
5799
5800         /* Record where the zone boundaries are */
5801         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5802                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5803         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5804                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5805         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5806         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5807         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5808                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5809                         continue;
5810                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5811                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5812                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5813                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5814         }
5815         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5816         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5817
5818         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5819         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5820         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5821
5822         /* Print out the zone ranges */
5823         pr_info("Zone ranges:\n");
5824         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5825                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5826                         continue;
5827                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5828                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5829                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5830                         pr_cont("empty\n");
5831                 else
5832                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5833                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5834                                         << PAGE_SHIFT,
5835                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5836                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5837         }
5838
5839         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5840         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5841         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5842                 if (zone_movable_pfn[i])
5843                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5844                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5845         }
5846
5847         /* Print out the early node map */
5848         pr_info("Early memory node ranges\n");
5849         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5850                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5851                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5852                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5853
5854         /* Initialise every node */
5855         mminit_verify_pageflags_layout();
5856         setup_nr_node_ids();
5857         for_each_online_node(nid) {
5858                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5859                 free_area_init_node(nid, NULL,
5860                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5861
5862                 /* Any memory on that node */
5863                 if (pgdat->node_present_pages)
5864                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5865                 check_for_memory(pgdat, nid);
5866         }
5867 }
5868
5869 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5870 {
5871         unsigned long long coremem;
5872         if (!p)
5873                 return -EINVAL;
5874
5875         coremem = memparse(p, &p);
5876         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5877
5878         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5879         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5880
5881         return 0;
5882 }
5883
5884 /*
5885  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5886  * cannot be reclaimed or migrated.
5887  */
5888 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5889 {
5890         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5891 }
5892
5893 /*
5894  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5895  * can be reclaimed or migrated.
5896  */
5897 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5898 {
5899         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5900 }
5901
5902 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5903 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5904
5905 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5906
5907 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5908 {
5909         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5910         page_zone(page)->managed_pages += count;
5911         totalram_pages += count;
5912 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5913         if (PageHighMem(page))
5914                 totalhigh_pages += count;
5915 #endif
5916         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5917 }
5918 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5919
5920 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5921 {
5922         void *pos;
5923         unsigned long pages = 0;
5924
5925         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5926         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5927         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5928                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5929                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5930                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5931         }
5932
5933         if (pages && s)
5934                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5935                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5936
5937         return pages;
5938 }
5939 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5940
5941 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5942 void free_highmem_page(struct page *page)
5943 {
5944         __free_reserved_page(page);
5945         totalram_pages++;
5946         page_zone(page)->managed_pages++;
5947         totalhigh_pages++;
5948 }
5949 #endif
5950
5951
5952 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5953 {
5954         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5955         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5956
5957         physpages = get_num_physpages();
5958         codesize = _etext - _stext;
5959         datasize = _edata - _sdata;
5960         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5961         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5962         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5963         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5964
5965         /*
5966          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5967          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5968          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5969          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5970          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5971          */
5972 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5973         do { \
5974                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5975                         size -= adj; \
5976         } while (0)
5977
5978         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5979                      _sinittext, init_code_size);
5980         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5981         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5982         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5983         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5984
5985 #undef  adj_init_size
5986
5987         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5988                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5989                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5990 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5991                ", %luK highmem"
5992 #endif
5993                "%s%s)\n",
5994                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5995                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5996                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5997                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5998                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5999 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6000                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6001 #endif
6002                str ? ", " : "", str ? str : "");
6003 }
6004
6005 /**
6006  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6007  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6008  *
6009  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
6010  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6011  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6012  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6013  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6014  * smaller per-cpu batchsize.
6015  */
6016 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6017 {
6018         dma_reserve = new_dma_reserve;
6019 }
6020
6021 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6022 {
6023         free_area_init_node(0, zones_size,
6024                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6025 }
6026
6027 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6028                                  unsigned long action, void *hcpu)
6029 {
6030         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6031
6032         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6033                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6034                 drain_pages(cpu);
6035
6036                 /*
6037                  * Spill the event counters of the dead processor
6038                  * into the current processors event counters.
6039                  * This artificially elevates the count of the current
6040                  * processor.
6041                  */
6042                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6043
6044                 /*
6045                  * Zero the differential counters of the dead processor
6046                  * so that the vm statistics are consistent.
6047                  *
6048                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6049                  * race with what we are doing.
6050                  */
6051                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6052         }
6053         return NOTIFY_OK;
6054 }
6055
6056 void __init page_alloc_init(void)
6057 {
6058         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6059 }
6060
6061 /*
6062  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
6063  *      or min_free_kbytes changes.
6064  */
6065 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6066 {
6067         struct pglist_data *pgdat;
6068         unsigned long reserve_pages = 0;
6069         enum zone_type i, j;
6070
6071         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6072                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6073                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6074                         long max = 0;
6075
6076                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6077                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6078                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6079                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6080                         }
6081
6082                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6083                         max += high_wmark_pages(zone);
6084
6085                         if (max > zone->managed_pages)
6086                                 max = zone->managed_pages;
6087                         reserve_pages += max;
6088                         /*
6089                          * Lowmem reserves are not available to
6090                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
6091                          * kswapd tries to balance zones to their high
6092                          * watermark.  As a result, neither should be
6093                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
6094                          * situation where reclaim has to clean pages
6095                          * in order to balance the zones.
6096                          */
6097                         zone->dirty_balance_reserve = max;
6098                 }
6099         }
6100         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
6101         totalreserve_pages = reserve_pages;
6102 }
6103
6104 /*
6105  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6106  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6107  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6108  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6109  */
6110 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6111 {
6112         struct pglist_data *pgdat;
6113         enum zone_type j, idx;
6114
6115         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6116                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6117                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6118                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6119
6120                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6121
6122                         idx = j;
6123                         while (idx) {
6124                                 struct zone *lower_zone;
6125
6126                                 idx--;
6127
6128                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6129                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6130
6131                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6132                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6133                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6134                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6135                         }
6136                 }
6137         }
6138
6139         /* update totalreserve_pages */
6140         calculate_totalreserve_pages();
6141 }
6142
6143 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6144 {
6145         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6146         unsigned long lowmem_pages = 0;
6147         struct zone *zone;
6148         unsigned long flags;
6149
6150         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6151         for_each_zone(zone) {
6152                 if (!is_highmem(zone))
6153                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6154         }
6155
6156         for_each_zone(zone) {
6157                 u64 tmp;
6158
6159                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6160                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6161                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6162                 if (is_highmem(zone)) {
6163                         /*
6164                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6165                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6166                          * value here.
6167                          *
6168                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6169                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6170                          * not be capped for highmem.
6171                          */
6172                         unsigned long min_pages;
6173
6174                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6175                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6176                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6177                 } else {
6178                         /*
6179                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6180                          * proportionate to the zone's size.
6181                          */
6182                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6183                 }
6184
6185                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6186                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6187
6188                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6189                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6190                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6191
6192                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
6193                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6194         }
6195
6196         /* update totalreserve_pages */
6197         calculate_totalreserve_pages();
6198 }
6199
6200 /**
6201  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6202  * or when memory is hot-{added|removed}
6203  *
6204  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6205  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6206  */
6207 void setup_per_zone_wmarks(void)
6208 {
6209         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6210         __setup_per_zone_wmarks();
6211         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6212 }
6213
6214 /*
6215  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6216  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6217  * to be referenced again before it is swapped out.
6218  *
6219  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6220  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6221  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6222  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6223  *
6224  * total     target    max
6225  * memory    ratio     inactive anon
6226  * -------------------------------------
6227  *   10MB       1         5MB
6228  *  100MB       1        50MB
6229  *    1GB       3       250MB
6230  *   10GB      10       0.9GB
6231  *  100GB      31         3GB
6232  *    1TB     101        10GB
6233  *   10TB     320        32GB
6234  */
6235 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6236 {
6237         unsigned int gb, ratio;
6238
6239         /* Zone size in gigabytes */
6240         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6241         if (gb)
6242                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6243         else
6244                 ratio = 1;
6245
6246         zone->inactive_ratio = ratio;
6247 }
6248
6249 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6250 {
6251         struct zone *zone;
6252
6253         for_each_zone(zone)
6254                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6255 }
6256
6257 /*
6258  * Initialise min_free_kbytes.
6259  *
6260  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6261  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6262  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6263  *
6264  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6265  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6266  *
6267  * which yields
6268  *
6269  * 16MB:        512k
6270  * 32MB:        724k
6271  * 64MB:        1024k
6272  * 128MB:       1448k
6273  * 256MB:       2048k
6274  * 512MB:       2896k
6275  * 1024MB:      4096k
6276  * 2048MB:      5792k
6277  * 4096MB:      8192k
6278  * 8192MB:      11584k
6279  * 16384MB:     16384k
6280  */
6281 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6282 {
6283         unsigned long lowmem_kbytes;
6284         int new_min_free_kbytes;
6285
6286         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6287         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6288
6289         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6290                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6291                 if (min_free_kbytes < 128)
6292                         min_free_kbytes = 128;
6293                 if (min_free_kbytes > 65536)
6294                         min_free_kbytes = 65536;
6295         } else {
6296                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6297                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6298         }
6299         setup_per_zone_wmarks();
6300         refresh_zone_stat_thresholds();
6301         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6302         setup_per_zone_inactive_ratio();
6303         return 0;
6304 }
6305 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6306
6307 /*
6308  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6309  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6310  *      changes.
6311  */
6312 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6313         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6314 {
6315         int rc;
6316
6317         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6318         if (rc)
6319                 return rc;
6320
6321         if (write) {
6322                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6323                 setup_per_zone_wmarks();
6324         }
6325         return 0;
6326 }
6327
6328 #ifdef CONFIG_NUMA
6329 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6330         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6331 {
6332         struct zone *zone;
6333         int rc;
6334
6335         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6336         if (rc)
6337                 return rc;
6338
6339         for_each_zone(zone)
6340                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6341                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6342         return 0;
6343 }
6344
6345 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6346         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6347 {
6348         struct zone *zone;
6349         int rc;
6350
6351         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6352         if (rc)
6353                 return rc;
6354
6355         for_each_zone(zone)
6356                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6357                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6358         return 0;
6359 }
6360 #endif
6361
6362 /*
6363  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6364  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6365  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6366  *
6367  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6368  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6369  * if in function of the boot time zone sizes.
6370  */
6371 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6372         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6373 {
6374         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6375         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6376         return 0;
6377 }
6378
6379 /*
6380  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6381  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6382  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6383  */
6384 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6385         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6386 {
6387         struct zone *zone;
6388         int old_percpu_pagelist_fraction;
6389         int ret;
6390
6391         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6392         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6393
6394         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6395         if (!write || ret < 0)
6396                 goto out;
6397
6398         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6399         if (percpu_pagelist_fraction &&
6400             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6401                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6402                 ret = -EINVAL;
6403                 goto out;
6404         }
6405
6406         /* No change? */
6407         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6408                 goto out;
6409
6410         for_each_populated_zone(zone) {
6411                 unsigned int cpu;
6412
6413                 for_each_possible_cpu(cpu)
6414                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6415                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6416         }
6417 out:
6418         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6419         return ret;
6420 }
6421
6422 #ifdef CONFIG_NUMA
6423 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6424
6425 static int __init set_hashdist(char *str)
6426 {
6427         if (!str)
6428                 return 0;
6429         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6430         return 1;
6431 }
6432 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6433 #endif
6434
6435 /*
6436  * allocate a large system hash table from bootmem
6437  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6438  *   quantity of entries
6439  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6440  */
6441 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6442                                      unsigned long bucketsize,
6443                                      unsigned long numentries,
6444                                      int scale,
6445                                      int flags,
6446                                      unsigned int *_hash_shift,
6447                                      unsigned int *_hash_mask,
6448                                      unsigned long low_limit,
6449                                      unsigned long high_limit)
6450 {
6451         unsigned long long max = high_limit;
6452         unsigned long log2qty, size;
6453         void *table = NULL;
6454
6455         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6456         if (!numentries) {
6457                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6458                 numentries = nr_kernel_pages;
6459
6460                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6461                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6462                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6463
6464                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6465                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6466                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6467                 else
6468                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6469
6470                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6471                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6472                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6473                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6474                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6475                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6476                                 BUG_ON(!numentries);
6477                         }
6478                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6479                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6480         }
6481         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6482
6483         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6484         if (max == 0) {
6485                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6486                 do_div(max, bucketsize);
6487         }
6488         max = min(max, 0x80000000ULL);
6489
6490         if (numentries < low_limit)
6491                 numentries = low_limit;
6492         if (numentries > max)
6493                 numentries = max;
6494
6495         log2qty = ilog2(numentries);
6496
6497         do {
6498                 size = bucketsize << log2qty;
6499                 if (flags & HASH_EARLY)
6500                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6501                 else if (hashdist)
6502                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6503                 else {
6504                         /*
6505                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6506                          * some pages at the end of hash table which
6507                          * alloc_pages_exact() automatically does
6508                          */
6509                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6510                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6511                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6512                         }
6513                 }
6514         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6515
6516         if (!table)
6517                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6518
6519         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6520                tablename,
6521                (1UL << log2qty),
6522                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6523                size);
6524
6525         if (_hash_shift)
6526                 *_hash_shift = log2qty;
6527         if (_hash_mask)
6528                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6529
6530         return table;
6531 }
6532
6533 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6534 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6535                                                         unsigned long pfn)
6536 {
6537 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6538         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6539 #else
6540         return zone->pageblock_flags;
6541 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6542 }
6543
6544 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6545 {
6546 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6547         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6548         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6549 #else
6550         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6551         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6552 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6553 }
6554
6555 /**
6556  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6557  * @page: The page within the block of interest
6558  * @pfn: The target page frame number
6559  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6560  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6561  *
6562  * Return: pageblock_bits flags
6563  */
6564 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6565                                         unsigned long end_bitidx,
6566                                         unsigned long mask)
6567 {
6568         struct zone *zone;
6569         unsigned long *bitmap;
6570         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6571         unsigned long word;
6572
6573         zone = page_zone(page);
6574         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6575         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6576         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6577         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6578
6579         word = bitmap[word_bitidx];
6580         bitidx += end_bitidx;
6581         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6582 }
6583
6584 /**
6585  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6586  * @page: The page within the block of interest
6587  * @flags: The flags to set
6588  * @pfn: The target page frame number
6589  * @end_bitidx: The last bit of interest
6590  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6591  */
6592 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6593                                         unsigned long pfn,
6594                                         unsigned long end_bitidx,
6595                                         unsigned long mask)
6596 {
6597         struct zone *zone;
6598         unsigned long *bitmap;
6599         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6600         unsigned long old_word, word;
6601
6602         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6603
6604         zone = page_zone(page);
6605         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6606         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6607         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6608         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6609
6610         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6611
6612         bitidx += end_bitidx;
6613         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6614         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6615
6616         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6617         for (;;) {
6618                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6619                 if (word == old_word)
6620                         break;
6621                 word = old_word;
6622         }
6623 }
6624
6625 /*
6626  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6627  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6628  *
6629  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6630  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6631  * expect this function should be exact.
6632  */
6633 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6634                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6635 {
6636         unsigned long pfn, iter, found;
6637         int mt;
6638
6639         /*
6640          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6641          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6642          */
6643         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6644                 return false;
6645         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6646         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6647                 return false;
6648
6649         pfn = page_to_pfn(page);
6650         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6651                 unsigned long check = pfn + iter;
6652
6653                 if (!pfn_valid_within(check))
6654                         continue;
6655
6656                 page = pfn_to_page(check);
6657
6658                 /*
6659                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6660                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6661                  * handle each tail page individually in migration.
6662                  */
6663                 if (PageHuge(page)) {
6664                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6665                         continue;
6666                 }
6667
6668                 /*
6669                  * We can't use page_count without pin a page
6670                  * because another CPU can free compound page.
6671                  * This check already skips compound tails of THP
6672                  * because their page->_count is zero at all time.
6673                  */
6674                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6675                         if (PageBuddy(page))
6676                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6677                         continue;
6678                 }
6679
6680                 /*
6681                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6682                  * page_count() is not 0.
6683                  */
6684                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6685                         continue;
6686
6687                 if (!PageLRU(page))
6688                         found++;
6689                 /*
6690                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6691                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6692                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6693                  */
6694                 /*
6695                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6696                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6697                  *
6698                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6699                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6700                  * page at boot.
6701                  */
6702                 if (found > count)
6703                         return true;
6704         }
6705         return false;
6706 }
6707
6708 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6709 {
6710         struct zone *zone;
6711         unsigned long pfn;
6712
6713         /*
6714          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6715          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6716          * the zone but still within the section.
6717          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6718          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6719          */
6720         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6721                 return false;
6722
6723         zone = page_zone(page);
6724         pfn = page_to_pfn(page);
6725         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6726                 return false;
6727
6728         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6729 }
6730
6731 #ifdef CONFIG_CMA
6732
6733 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6734 {
6735         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6736                              pageblock_nr_pages) - 1);
6737 }
6738
6739 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6740 {
6741         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6742                                 pageblock_nr_pages));
6743 }
6744
6745 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6746 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6747                                         unsigned long start, unsigned long end)
6748 {
6749         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6750         unsigned long nr_reclaimed;
6751         unsigned long pfn = start;
6752         unsigned int tries = 0;
6753         int ret = 0;
6754
6755         migrate_prep();
6756
6757         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6758                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6759                         ret = -EINTR;
6760                         break;
6761                 }
6762
6763                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6764                         cc->nr_migratepages = 0;
6765                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6766                         if (!pfn) {
6767                                 ret = -EINTR;
6768                                 break;
6769                         }
6770                         tries = 0;
6771                 } else if (++tries == 5) {
6772                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6773                         break;
6774                 }
6775
6776                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6777                                                         &cc->migratepages);
6778                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6779
6780                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6781                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6782         }
6783         if (ret < 0) {
6784                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6785                 return ret;
6786         }
6787         return 0;
6788 }
6789
6790 /**
6791  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6792  * @start:      start PFN to allocate
6793  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6794  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6795  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6796  *                      in range must have the same migratetype and it must
6797  *                      be either of the two.
6798  *
6799  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6800  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6801  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6802  * pages fall in.
6803  *
6804  * The PFN range must belong to a single zone.
6805  *
6806  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6807  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6808  * need to be freed with free_contig_range().
6809  */
6810 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6811                        unsigned migratetype)
6812 {
6813         unsigned long outer_start, outer_end;
6814         int ret = 0, order;
6815
6816         struct compact_control cc = {
6817                 .nr_migratepages = 0,
6818                 .order = -1,
6819                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6820                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6821                 .ignore_skip_hint = true,
6822         };
6823         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6824
6825         /*
6826          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6827          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6828          * have different sizes, and due to the way page allocator
6829          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6830          * that page allocator won't try to merge buddies from
6831          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6832          * other migration type.
6833          *
6834          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6835          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6836          * we are interested in).  This will put all the pages in
6837          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6838          *
6839          * When this is done, we take the pages in range from page
6840          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6841          * page allocator will never consider using them.
6842          *
6843          * This lets us mark the pageblocks back as
6844          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6845          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6846          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6847          */
6848
6849         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6850                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6851                                        false);
6852         if (ret)
6853                 return ret;
6854
6855         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6856         if (ret)
6857                 goto done;
6858
6859         /*
6860          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6861          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6862          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6863          * What we are going to do is to allocate all pages from
6864          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6865          *
6866          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6867          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6868          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6869          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6870          * once this is done free the pages we are not interested in.
6871          *
6872          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6873          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6874          */
6875
6876         lru_add_drain_all();
6877         drain_all_pages(cc.zone);
6878
6879         order = 0;
6880         outer_start = start;
6881         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6882                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6883                         ret = -EBUSY;
6884                         goto done;
6885                 }
6886                 outer_start &= ~0UL << order;
6887         }
6888
6889         /* Make sure the range is really isolated. */
6890         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6891                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6892                         __func__, outer_start, end);
6893                 ret = -EBUSY;
6894                 goto done;
6895         }
6896
6897         /* Grab isolated pages from freelists. */
6898         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6899         if (!outer_end) {
6900                 ret = -EBUSY;
6901                 goto done;
6902         }
6903
6904         /* Free head and tail (if any) */
6905         if (start != outer_start)
6906                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6907         if (end != outer_end)
6908                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6909
6910 done:
6911         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6912                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6913         return ret;
6914 }
6915
6916 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6917 {
6918         unsigned int count = 0;
6919
6920         for (; nr_pages--; pfn++) {
6921                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6922
6923                 count += page_count(page) != 1;
6924                 __free_page(page);
6925         }
6926         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6927 }
6928 #endif
6929
6930 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6931 /*
6932  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6933  * page high values need to be recalulated.
6934  */
6935 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6936 {
6937         unsigned cpu;
6938         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6939         for_each_possible_cpu(cpu)
6940                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6941                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6942         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6943 }
6944 #endif
6945
6946 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6947 {
6948         unsigned long flags;
6949         int cpu;
6950         struct per_cpu_pageset *pset;
6951
6952         /* avoid races with drain_pages()  */
6953         local_irq_save(flags);
6954         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6955                 for_each_online_cpu(cpu) {
6956                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6957                         drain_zonestat(zone, pset);
6958                 }
6959                 free_percpu(zone->pageset);
6960                 zone->pageset = &boot_pageset;
6961         }
6962         local_irq_restore(flags);
6963 }
6964
6965 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6966 /*
6967  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6968  */
6969 void
6970 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6971 {
6972         struct page *page;
6973         struct zone *zone;
6974         unsigned int order, i;
6975         unsigned long pfn;
6976         unsigned long flags;
6977         /* find the first valid pfn */
6978         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6979                 if (pfn_valid(pfn))
6980                         break;
6981         if (pfn == end_pfn)
6982                 return;
6983         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6984         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6985         pfn = start_pfn;
6986         while (pfn < end_pfn) {
6987                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6988                         pfn++;
6989                         continue;
6990                 }
6991                 page = pfn_to_page(pfn);
6992                 /*
6993                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6994                  * page_count() is not 0.
6995                  */
6996                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6997                         pfn++;
6998                         SetPageReserved(page);
6999                         continue;
7000                 }
7001
7002                 BUG_ON(page_count(page));
7003                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7004                 order = page_order(page);
7005 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7006                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7007                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7008 #endif
7009                 list_del(&page->lru);
7010                 rmv_page_order(page);
7011                 zone->free_area[order].nr_free--;
7012                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7013                         SetPageReserved((page+i));
7014                 pfn += (1 << order);
7015         }
7016         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7017 }
7018 #endif
7019
7020 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7021 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7022 {
7023         struct zone *zone = page_zone(page);
7024         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7025         unsigned long flags;
7026         unsigned int order;
7027
7028         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7029         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7030                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7031
7032                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7033                         break;
7034         }
7035         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7036
7037         return order < MAX_ORDER;
7038 }
7039 #endif