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