usb: gadget: don't dereference g until after it has been null checked
[platform/kernel/linux-rpi.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 <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69 #include <linux/lockdep.h>
70 #include <linux/nmi.h>
71
72 #include <asm/sections.h>
73 #include <asm/tlbflush.h>
74 #include <asm/div64.h>
75 #include "internal.h"
76
77 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
78 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
79 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
80
81 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
82 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
83 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
84 #endif
85
86 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
87 /*
88  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
89  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
90  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
91  * defined in <linux/topology.h>.
92  */
93 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
94 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
95 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
96 #endif
97
98 /* work_structs for global per-cpu drains */
99 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
100 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
101
102 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
103 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
104 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
105 #endif
106
107 /*
108  * Array of node states.
109  */
110 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
111         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
112         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
113 #ifndef CONFIG_NUMA
114         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
115 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
116         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
117 #endif
118         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
119         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
120 #endif  /* NUMA */
121 };
122 EXPORT_SYMBOL(node_states);
123
124 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
125 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
126
127 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
128 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
129 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
130
131 int percpu_pagelist_fraction;
132 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
133
134 /*
135  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
136  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
137  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
138  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
139  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
140  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
141  */
142 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
143 {
144         return page->index;
145 }
146
147 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
148 {
149         page->index = migratetype;
150 }
151
152 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
153 /*
154  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
155  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
156  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
157  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
158  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
159  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
160  */
161
162 static gfp_t saved_gfp_mask;
163
164 void pm_restore_gfp_mask(void)
165 {
166         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
167         if (saved_gfp_mask) {
168                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
169                 saved_gfp_mask = 0;
170         }
171 }
172
173 void pm_restrict_gfp_mask(void)
174 {
175         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
176         WARN_ON(saved_gfp_mask);
177         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
178         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
179 }
180
181 bool pm_suspended_storage(void)
182 {
183         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
184                 return false;
185         return true;
186 }
187 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
188
189 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
190 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
191 #endif
192
193 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
194
195 /*
196  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
197  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
198  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
199  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
200  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
201  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
202  *
203  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
204  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
205  */
206 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
207 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
208          256,
209 #endif
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
211          256,
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
214          32,
215 #endif
216          32,
217 };
218
219 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
220
221 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
222 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
223          "DMA",
224 #endif
225 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
226          "DMA32",
227 #endif
228          "Normal",
229 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
230          "HighMem",
231 #endif
232          "Movable",
233 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
234          "Device",
235 #endif
236 };
237
238 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
239         "Unmovable",
240         "Movable",
241         "Reclaimable",
242         "HighAtomic",
243 #ifdef CONFIG_CMA
244         "CMA",
245 #endif
246 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
247         "Isolate",
248 #endif
249 };
250
251 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
252         NULL,
253         free_compound_page,
254 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
255         free_huge_page,
256 #endif
257 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
258         free_transhuge_page,
259 #endif
260 };
261
262 int min_free_kbytes = 1024;
263 int user_min_free_kbytes = -1;
264 int watermark_scale_factor = 10;
265
266 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
267 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
268 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
269
270 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
271 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
272 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
273 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
274 static unsigned long __initdata required_movablecore;
275 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
276 static bool mirrored_kernelcore;
277
278 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
279 int movable_zone;
280 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
281 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
282
283 #if MAX_NUMNODES > 1
284 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
285 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
286 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
287 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
288 #endif
289
290 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
291
292 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
293
294 /*
295  * Determine how many pages need to be initialized durig early boot
296  * (non-deferred initialization).
297  * The value of first_deferred_pfn will be set later, once non-deferred pages
298  * are initialized, but for now set it ULONG_MAX.
299  */
300 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
301 {
302         phys_addr_t start_addr, end_addr;
303         unsigned long max_pgcnt;
304         unsigned long reserved;
305
306         /*
307          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
308          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
309          */
310         max_pgcnt = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
311                         (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
312
313         /*
314          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
315          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
316          * memory to boot.
317          */
318         start_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn);
319         end_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn + max_pgcnt);
320         reserved = memblock_reserved_memory_within(start_addr, end_addr);
321         max_pgcnt += PHYS_PFN(reserved);
322
323         pgdat->static_init_pgcnt = min(max_pgcnt, pgdat->node_spanned_pages);
324         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
325 }
326
327 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
328 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
329 {
330         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
331
332         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
333                 return true;
334
335         return false;
336 }
337
338 /*
339  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
340  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
341  */
342 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
343                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
344                                 unsigned long *nr_initialised)
345 {
346         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
347         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
348                 return true;
349         (*nr_initialised)++;
350         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_pgcnt) &&
351             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
352                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
353                 return false;
354         }
355
356         return true;
357 }
358 #else
359 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
360 {
361 }
362
363 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
364 {
365         return false;
366 }
367
368 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
369                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
370                                 unsigned long *nr_initialised)
371 {
372         return true;
373 }
374 #endif
375
376 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
377 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
378                                                         unsigned long pfn)
379 {
380 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
381         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
382 #else
383         return page_zone(page)->pageblock_flags;
384 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
385 }
386
387 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
388 {
389 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
390         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
391         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
392 #else
393         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
394         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
395 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
396 }
397
398 /**
399  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
400  * @page: The page within the block of interest
401  * @pfn: The target page frame number
402  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
403  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
404  *
405  * Return: pageblock_bits flags
406  */
407 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
408                                         unsigned long pfn,
409                                         unsigned long end_bitidx,
410                                         unsigned long mask)
411 {
412         unsigned long *bitmap;
413         unsigned long bitidx, word_bitidx;
414         unsigned long word;
415
416         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
417         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
418         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
419         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
420
421         word = bitmap[word_bitidx];
422         bitidx += end_bitidx;
423         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
424 }
425
426 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
427                                         unsigned long end_bitidx,
428                                         unsigned long mask)
429 {
430         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
431 }
432
433 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
434 {
435         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
436 }
437
438 /**
439  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
440  * @page: The page within the block of interest
441  * @flags: The flags to set
442  * @pfn: The target page frame number
443  * @end_bitidx: The last bit of interest
444  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
445  */
446 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
447                                         unsigned long pfn,
448                                         unsigned long end_bitidx,
449                                         unsigned long mask)
450 {
451         unsigned long *bitmap;
452         unsigned long bitidx, word_bitidx;
453         unsigned long old_word, word;
454
455         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
456
457         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
458         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
459         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
460         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
461
462         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
463
464         bitidx += end_bitidx;
465         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
466         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
467
468         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
469         for (;;) {
470                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
471                 if (word == old_word)
472                         break;
473                 word = old_word;
474         }
475 }
476
477 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
478 {
479         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
480                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
481                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
482
483         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
484                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
485 }
486
487 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
488 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
489 {
490         int ret = 0;
491         unsigned seq;
492         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
493         unsigned long sp, start_pfn;
494
495         do {
496                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
497                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
498                 sp = zone->spanned_pages;
499                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
500                         ret = 1;
501         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
502
503         if (ret)
504                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
505                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
506                         start_pfn, start_pfn + sp);
507
508         return ret;
509 }
510
511 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
512 {
513         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
514                 return 0;
515         if (zone != page_zone(page))
516                 return 0;
517
518         return 1;
519 }
520 /*
521  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
522  */
523 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
524 {
525         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
526                 return 1;
527         if (!page_is_consistent(zone, page))
528                 return 1;
529
530         return 0;
531 }
532 #else
533 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
534 {
535         return 0;
536 }
537 #endif
538
539 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
540                 unsigned long bad_flags)
541 {
542         static unsigned long resume;
543         static unsigned long nr_shown;
544         static unsigned long nr_unshown;
545
546         /*
547          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
548          * or allow a steady drip of one report per second.
549          */
550         if (nr_shown == 60) {
551                 if (time_before(jiffies, resume)) {
552                         nr_unshown++;
553                         goto out;
554                 }
555                 if (nr_unshown) {
556                         pr_alert(
557                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
558                                 nr_unshown);
559                         nr_unshown = 0;
560                 }
561                 nr_shown = 0;
562         }
563         if (nr_shown++ == 0)
564                 resume = jiffies + 60 * HZ;
565
566         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
567                 current->comm, page_to_pfn(page));
568         __dump_page(page, reason);
569         bad_flags &= page->flags;
570         if (bad_flags)
571                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
572                                                 bad_flags, &bad_flags);
573         dump_page_owner(page);
574
575         print_modules();
576         dump_stack();
577 out:
578         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
579         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
580         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
581 }
582
583 /*
584  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
585  *
586  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
587  *
588  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
589  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
590  *
591  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
592  * page destructors. See compound_page_dtors.
593  *
594  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
595  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
596  */
597
598 void free_compound_page(struct page *page)
599 {
600         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
601 }
602
603 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
604 {
605         int i;
606         int nr_pages = 1 << order;
607
608         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
609         set_compound_order(page, order);
610         __SetPageHead(page);
611         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
612                 struct page *p = page + i;
613                 set_page_count(p, 0);
614                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
615                 set_compound_head(p, page);
616         }
617         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
618 }
619
620 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
621 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
622 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
623                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
624 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
625 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
626
627 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
628 {
629         if (!buf)
630                 return -EINVAL;
631         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
632 }
633 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
634
635 static bool need_debug_guardpage(void)
636 {
637         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
638         if (!debug_pagealloc_enabled())
639                 return false;
640
641         if (!debug_guardpage_minorder())
642                 return false;
643
644         return true;
645 }
646
647 static void init_debug_guardpage(void)
648 {
649         if (!debug_pagealloc_enabled())
650                 return;
651
652         if (!debug_guardpage_minorder())
653                 return;
654
655         _debug_guardpage_enabled = true;
656 }
657
658 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
659         .need = need_debug_guardpage,
660         .init = init_debug_guardpage,
661 };
662
663 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
664 {
665         unsigned long res;
666
667         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
668                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
669                 return 0;
670         }
671         _debug_guardpage_minorder = res;
672         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
673         return 0;
674 }
675 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
676
677 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
678                                 unsigned int order, int migratetype)
679 {
680         struct page_ext *page_ext;
681
682         if (!debug_guardpage_enabled())
683                 return false;
684
685         if (order >= debug_guardpage_minorder())
686                 return false;
687
688         page_ext = lookup_page_ext(page);
689         if (unlikely(!page_ext))
690                 return false;
691
692         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
693
694         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
695         set_page_private(page, order);
696         /* Guard pages are not available for any usage */
697         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
698
699         return true;
700 }
701
702 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
703                                 unsigned int order, int migratetype)
704 {
705         struct page_ext *page_ext;
706
707         if (!debug_guardpage_enabled())
708                 return;
709
710         page_ext = lookup_page_ext(page);
711         if (unlikely(!page_ext))
712                 return;
713
714         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
715
716         set_page_private(page, 0);
717         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
718                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
719 }
720 #else
721 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
722 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
723                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
724 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
725                                 unsigned int order, int migratetype) {}
726 #endif
727
728 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
729 {
730         set_page_private(page, order);
731         __SetPageBuddy(page);
732 }
733
734 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
735 {
736         __ClearPageBuddy(page);
737         set_page_private(page, 0);
738 }
739
740 /*
741  * This function checks whether a page is free && is the buddy
742  * we can do coalesce a page and its buddy if
743  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
744  * (b) the buddy is in the buddy system &&
745  * (c) a page and its buddy have the same order &&
746  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
747  *
748  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
749  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
750  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
751  * serialized by zone->lock.
752  *
753  * For recording page's order, we use page_private(page).
754  */
755 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
756                                                         unsigned int order)
757 {
758         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
759                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
760                         return 0;
761
762                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
763
764                 return 1;
765         }
766
767         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
768                 /*
769                  * zone check is done late to avoid uselessly
770                  * calculating zone/node ids for pages that could
771                  * never merge.
772                  */
773                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
774                         return 0;
775
776                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
777
778                 return 1;
779         }
780         return 0;
781 }
782
783 /*
784  * Freeing function for a buddy system allocator.
785  *
786  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
787  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
788  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
789  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
790  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
791  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
792  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
793  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
794  * parts of the VM system.
795  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
796  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
797  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
798  * field.
799  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
800  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
801  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
802  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
803  * triggers coalescing into a block of larger size.
804  *
805  * -- nyc
806  */
807
808 static inline void __free_one_page(struct page *page,
809                 unsigned long pfn,
810                 struct zone *zone, unsigned int order,
811                 int migratetype)
812 {
813         unsigned long combined_pfn;
814         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
815         struct page *buddy;
816         unsigned int max_order;
817
818         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
819
820         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
821         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
822
823         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
824         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
825                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
826
827         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
828         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
829
830 continue_merging:
831         while (order < max_order - 1) {
832                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
833                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
834
835                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
836                         goto done_merging;
837                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
838                         goto done_merging;
839                 /*
840                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
841                  * merge with it and move up one order.
842                  */
843                 if (page_is_guard(buddy)) {
844                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
845                 } else {
846                         list_del(&buddy->lru);
847                         zone->free_area[order].nr_free--;
848                         rmv_page_order(buddy);
849                 }
850                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
851                 page = page + (combined_pfn - pfn);
852                 pfn = combined_pfn;
853                 order++;
854         }
855         if (max_order < MAX_ORDER) {
856                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
857                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
858                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
859                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
860                  *
861                  * We don't want to hit this code for the more frequent
862                  * low-order merging.
863                  */
864                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
865                         int buddy_mt;
866
867                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
868                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
869                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
870
871                         if (migratetype != buddy_mt
872                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
873                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
874                                 goto done_merging;
875                 }
876                 max_order++;
877                 goto continue_merging;
878         }
879
880 done_merging:
881         set_page_order(page, order);
882
883         /*
884          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
885          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
886          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
887          * that is happening, add the free page to the tail of the list
888          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
889          * as a higher order page
890          */
891         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
892                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
893                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
894                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
895                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
896                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
897                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
898                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
899                         list_add_tail(&page->lru,
900                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
901                         goto out;
902                 }
903         }
904
905         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
906 out:
907         zone->free_area[order].nr_free++;
908 }
909
910 /*
911  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
912  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
913  * check if necessary.
914  */
915 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
916                                         unsigned long check_flags)
917 {
918         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
919                 return false;
920
921         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
922                         page_ref_count(page) |
923 #ifdef CONFIG_MEMCG
924                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
925 #endif
926                         (page->flags & check_flags)))
927                 return false;
928
929         return true;
930 }
931
932 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
933 {
934         const char *bad_reason;
935         unsigned long bad_flags;
936
937         bad_reason = NULL;
938         bad_flags = 0;
939
940         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
941                 bad_reason = "nonzero mapcount";
942         if (unlikely(page->mapping != NULL))
943                 bad_reason = "non-NULL mapping";
944         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
945                 bad_reason = "nonzero _refcount";
946         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
947                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
948                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
949         }
950 #ifdef CONFIG_MEMCG
951         if (unlikely(page->mem_cgroup))
952                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
953 #endif
954         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
955 }
956
957 static inline int free_pages_check(struct page *page)
958 {
959         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
960                 return 0;
961
962         /* Something has gone sideways, find it */
963         free_pages_check_bad(page);
964         return 1;
965 }
966
967 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
968 {
969         int ret = 1;
970
971         /*
972          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
973          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
974          */
975         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
976
977         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
978                 ret = 0;
979                 goto out;
980         }
981         switch (page - head_page) {
982         case 1:
983                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
984                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
985                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
986                         goto out;
987                 }
988                 break;
989         case 2:
990                 /*
991                  * the second tail page: ->mapping is
992                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
993                  */
994                 break;
995         default:
996                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
997                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
998                         goto out;
999                 }
1000                 break;
1001         }
1002         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1003                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1004                 goto out;
1005         }
1006         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1007                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1008                 goto out;
1009         }
1010         ret = 0;
1011 out:
1012         page->mapping = NULL;
1013         clear_compound_head(page);
1014         return ret;
1015 }
1016
1017 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1018                                         unsigned int order, bool check_free)
1019 {
1020         int bad = 0;
1021
1022         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1023
1024         trace_mm_page_free(page, order);
1025         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1026
1027         /*
1028          * Check tail pages before head page information is cleared to
1029          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1030          */
1031         if (unlikely(order)) {
1032                 bool compound = PageCompound(page);
1033                 int i;
1034
1035                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1036
1037                 if (compound)
1038                         ClearPageDoubleMap(page);
1039                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1040                         if (compound)
1041                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1042                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1043                                 bad++;
1044                                 continue;
1045                         }
1046                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1047                 }
1048         }
1049         if (PageMappingFlags(page))
1050                 page->mapping = NULL;
1051         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1052                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1053         if (check_free)
1054                 bad += free_pages_check(page);
1055         if (bad)
1056                 return false;
1057
1058         page_cpupid_reset_last(page);
1059         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1060         reset_page_owner(page, order);
1061
1062         if (!PageHighMem(page)) {
1063                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1064                                            PAGE_SIZE << order);
1065                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1066                                            PAGE_SIZE << order);
1067         }
1068         arch_free_page(page, order);
1069         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1070         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1071         kasan_free_pages(page, order);
1072
1073         return true;
1074 }
1075
1076 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1077 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1078 {
1079         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1080 }
1081
1082 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1083 {
1084         return false;
1085 }
1086 #else
1087 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1088 {
1089         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1090 }
1091
1092 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1093 {
1094         return free_pages_check(page);
1095 }
1096 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1097
1098 /*
1099  * Frees a number of pages from the PCP lists
1100  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1101  * count is the number of pages to free.
1102  *
1103  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1104  * see if this freeing clears that state.
1105  *
1106  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1107  * pinned" detection logic.
1108  */
1109 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1110                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1111 {
1112         int migratetype = 0;
1113         int batch_free = 0;
1114         bool isolated_pageblocks;
1115
1116         spin_lock(&zone->lock);
1117         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1118
1119         while (count) {
1120                 struct page *page;
1121                 struct list_head *list;
1122
1123                 /*
1124                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1125                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1126                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1127                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1128                  * lists
1129                  */
1130                 do {
1131                         batch_free++;
1132                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1133                                 migratetype = 0;
1134                         list = &pcp->lists[migratetype];
1135                 } while (list_empty(list));
1136
1137                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1138                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1139                         batch_free = count;
1140
1141                 do {
1142                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1143
1144                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1145                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1146                         list_del(&page->lru);
1147
1148                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1149                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1150                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1151                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1152                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1153                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1154
1155                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1156                                 continue;
1157
1158                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1159                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1160                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1161         }
1162         spin_unlock(&zone->lock);
1163 }
1164
1165 static void free_one_page(struct zone *zone,
1166                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1167                                 unsigned int order,
1168                                 int migratetype)
1169 {
1170         spin_lock(&zone->lock);
1171         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1172                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1173                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1174         }
1175         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1176         spin_unlock(&zone->lock);
1177 }
1178
1179 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1180                                 unsigned long zone, int nid)
1181 {
1182         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1183         init_page_count(page);
1184         page_mapcount_reset(page);
1185         page_cpupid_reset_last(page);
1186
1187         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1188 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1189         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1190         if (!is_highmem_idx(zone))
1191                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1192 #endif
1193 }
1194
1195 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1196                                         int nid)
1197 {
1198         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1199 }
1200
1201 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1202 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1203 {
1204         pg_data_t *pgdat;
1205         int nid, zid;
1206
1207         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1208                 return;
1209
1210         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1211         pgdat = NODE_DATA(nid);
1212
1213         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1214                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1215
1216                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1217                         break;
1218         }
1219         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1220 }
1221 #else
1222 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1223 {
1224 }
1225 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1226
1227 /*
1228  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1229  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1230  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1231  * sent to the buddy page allocator.
1232  */
1233 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1234 {
1235         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1236         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1237
1238         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1239                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1240                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1241
1242                         init_reserved_page(start_pfn);
1243
1244                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1245                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1246
1247                         SetPageReserved(page);
1248                 }
1249         }
1250 }
1251
1252 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1253 {
1254         unsigned long flags;
1255         int migratetype;
1256         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1257
1258         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1259                 return;
1260
1261         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1262         local_irq_save(flags);
1263         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1264         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1265         local_irq_restore(flags);
1266 }
1267
1268 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1269 {
1270         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1271         struct page *p = page;
1272         unsigned int loop;
1273
1274         prefetchw(p);
1275         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1276                 prefetchw(p + 1);
1277                 __ClearPageReserved(p);
1278                 set_page_count(p, 0);
1279         }
1280         __ClearPageReserved(p);
1281         set_page_count(p, 0);
1282
1283         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1284         set_page_refcounted(page);
1285         __free_pages(page, order);
1286 }
1287
1288 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1289         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1290
1291 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1292
1293 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1294 {
1295         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1296         int nid;
1297
1298         spin_lock(&early_pfn_lock);
1299         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1300         if (nid < 0)
1301                 nid = first_online_node;
1302         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1303
1304         return nid;
1305 }
1306 #endif
1307
1308 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1309 static inline bool __meminit __maybe_unused
1310 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1311                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1312 {
1313         int nid;
1314
1315         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1316         if (nid >= 0 && nid != node)
1317                 return false;
1318         return true;
1319 }
1320
1321 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1322 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1323 {
1324         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1325 }
1326
1327 #else
1328
1329 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1330 {
1331         return true;
1332 }
1333 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1334 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1335                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1336 {
1337         return true;
1338 }
1339 #endif
1340
1341
1342 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1343                                                         unsigned int order)
1344 {
1345         if (early_page_uninitialised(pfn))
1346                 return;
1347         return __free_pages_boot_core(page, order);
1348 }
1349
1350 /*
1351  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1352  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1353  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1354  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1355  * pageblocks.
1356  *
1357  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1358  *
1359  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1360  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1361  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1362  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1363  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1364  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1365  * page in a pageblock.
1366  */
1367 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1368                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1369 {
1370         struct page *start_page;
1371         struct page *end_page;
1372
1373         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1374         end_pfn--;
1375
1376         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1377                 return NULL;
1378
1379         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1380         if (!start_page)
1381                 return NULL;
1382
1383         if (page_zone(start_page) != zone)
1384                 return NULL;
1385
1386         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1387
1388         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1389         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1390                 return NULL;
1391
1392         return start_page;
1393 }
1394
1395 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1396 {
1397         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1398         unsigned long block_end_pfn;
1399
1400         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1401         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1402                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1403                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1404
1405                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1406
1407                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1408                                              block_end_pfn, zone))
1409                         return;
1410         }
1411
1412         /* We confirm that there is no hole */
1413         zone->contiguous = true;
1414 }
1415
1416 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1417 {
1418         zone->contiguous = false;
1419 }
1420
1421 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1422 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1423                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1424 {
1425         int i;
1426
1427         if (!page)
1428                 return;
1429
1430         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1431         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1432             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1433                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1434                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1435                 return;
1436         }
1437
1438         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1439                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1440                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1441                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1442         }
1443 }
1444
1445 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1446 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1447 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1448
1449 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1450 {
1451         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1452                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1453 }
1454
1455 /* Initialise remaining memory on a node */
1456 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1457 {
1458         pg_data_t *pgdat = data;
1459         int nid = pgdat->node_id;
1460         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1461         unsigned long start = jiffies;
1462         unsigned long nr_pages = 0;
1463         unsigned long walk_start, walk_end;
1464         int i, zid;
1465         struct zone *zone;
1466         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1467         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1468
1469         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1470                 pgdat_init_report_one_done();
1471                 return 0;
1472         }
1473
1474         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1475         if (!cpumask_empty(cpumask))
1476                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1477
1478         /* Sanity check boundaries */
1479         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1480         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1481         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1482
1483         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1484         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1485                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1486                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1487                         break;
1488         }
1489
1490         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1491                 unsigned long pfn, end_pfn;
1492                 struct page *page = NULL;
1493                 struct page *free_base_page = NULL;
1494                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1495                 int nr_to_free = 0;
1496
1497                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1498                 pfn = first_init_pfn;
1499                 if (pfn < walk_start)
1500                         pfn = walk_start;
1501                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1502                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1503
1504                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1505                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1506                                 goto free_range;
1507
1508                         /*
1509                          * Ensure pfn_valid is checked every
1510                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1511                          */
1512                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1513                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1514                                         page = NULL;
1515                                         goto free_range;
1516                                 }
1517                         }
1518
1519                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1520                                 page = NULL;
1521                                 goto free_range;
1522                         }
1523
1524                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1525                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1526                                 page++;
1527                         } else {
1528                                 nr_pages += nr_to_free;
1529                                 deferred_free_range(free_base_page,
1530                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1531                                 free_base_page = NULL;
1532                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1533
1534                                 page = pfn_to_page(pfn);
1535                                 cond_resched();
1536                         }
1537
1538                         if (page->flags) {
1539                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1540                                 goto free_range;
1541                         }
1542
1543                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1544                         if (!free_base_page) {
1545                                 free_base_page = page;
1546                                 free_base_pfn = pfn;
1547                                 nr_to_free = 0;
1548                         }
1549                         nr_to_free++;
1550
1551                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1552                         continue;
1553 free_range:
1554                         /* Free the current block of pages to allocator */
1555                         nr_pages += nr_to_free;
1556                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1557                                                                 nr_to_free);
1558                         free_base_page = NULL;
1559                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1560                 }
1561                 /* Free the last block of pages to allocator */
1562                 nr_pages += nr_to_free;
1563                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1564
1565                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1566         }
1567
1568         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1569         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1570
1571         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1572                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1573
1574         pgdat_init_report_one_done();
1575         return 0;
1576 }
1577 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1578
1579 void __init page_alloc_init_late(void)
1580 {
1581         struct zone *zone;
1582
1583 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1584         int nid;
1585
1586         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1587         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1588         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1589                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1590         }
1591
1592         /* Block until all are initialised */
1593         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1594
1595         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1596         files_maxfiles_init();
1597 #endif
1598 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1599         /* Discard memblock private memory */
1600         memblock_discard();
1601 #endif
1602
1603         for_each_populated_zone(zone)
1604                 set_zone_contiguous(zone);
1605 }
1606
1607 #ifdef CONFIG_CMA
1608 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1609 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1610 {
1611         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1612         struct page *p = page;
1613
1614         do {
1615                 __ClearPageReserved(p);
1616                 set_page_count(p, 0);
1617         } while (++p, --i);
1618
1619         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1620
1621         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1622                 i = pageblock_nr_pages;
1623                 p = page;
1624                 do {
1625                         set_page_refcounted(p);
1626                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1627                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1628                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1629         } else {
1630                 set_page_refcounted(page);
1631                 __free_pages(page, pageblock_order);
1632         }
1633
1634         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1635 }
1636 #endif
1637
1638 /*
1639  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1640  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1641  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1642  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1643  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1644  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1645  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1646  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1647  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1648  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1649  *
1650  * -- nyc
1651  */
1652 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1653         int low, int high, struct free_area *area,
1654         int migratetype)
1655 {
1656         unsigned long size = 1 << high;
1657
1658         while (high > low) {
1659                 area--;
1660                 high--;
1661                 size >>= 1;
1662                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1663
1664                 /*
1665                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1666                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1667                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1668                  * pages will stay not present in virtual address space
1669                  */
1670                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1671                         continue;
1672
1673                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1674                 area->nr_free++;
1675                 set_page_order(&page[size], high);
1676         }
1677 }
1678
1679 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1680 {
1681         const char *bad_reason = NULL;
1682         unsigned long bad_flags = 0;
1683
1684         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1685                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1686         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1687                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1688         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1689                 bad_reason = "nonzero _count";
1690         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1691                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1692                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1693                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1694                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1695                 return;
1696         }
1697         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1698                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1699                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1700         }
1701 #ifdef CONFIG_MEMCG
1702         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1703                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1704 #endif
1705         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1706 }
1707
1708 /*
1709  * This page is about to be returned from the page allocator
1710  */
1711 static inline int check_new_page(struct page *page)
1712 {
1713         if (likely(page_expected_state(page,
1714                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1715                 return 0;
1716
1717         check_new_page_bad(page);
1718         return 1;
1719 }
1720
1721 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1722 {
1723         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1724                 page_poisoning_enabled();
1725 }
1726
1727 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1728 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1729 {
1730         return false;
1731 }
1732
1733 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1734 {
1735         return check_new_page(page);
1736 }
1737 #else
1738 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1739 {
1740         return check_new_page(page);
1741 }
1742 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1743 {
1744         return false;
1745 }
1746 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1747
1748 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1749 {
1750         int i;
1751         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1752                 struct page *p = page + i;
1753
1754                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1755                         return true;
1756         }
1757
1758         return false;
1759 }
1760
1761 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1762                                 gfp_t gfp_flags)
1763 {
1764         set_page_private(page, 0);
1765         set_page_refcounted(page);
1766
1767         arch_alloc_page(page, order);
1768         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1769         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1770         kasan_alloc_pages(page, order);
1771         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1772 }
1773
1774 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1775                                                         unsigned int alloc_flags)
1776 {
1777         int i;
1778
1779         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1780
1781         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1782                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1783                         clear_highpage(page + i);
1784
1785         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1786                 prep_compound_page(page, order);
1787
1788         /*
1789          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1790          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1791          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1792          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1793          */
1794         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1795                 set_page_pfmemalloc(page);
1796         else
1797                 clear_page_pfmemalloc(page);
1798 }
1799
1800 /*
1801  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1802  * the smallest available page from the freelists
1803  */
1804 static inline
1805 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1806                                                 int migratetype)
1807 {
1808         unsigned int current_order;
1809         struct free_area *area;
1810         struct page *page;
1811
1812         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1813         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1814                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1815                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1816                                                         struct page, lru);
1817                 if (!page)
1818                         continue;
1819                 list_del(&page->lru);
1820                 rmv_page_order(page);
1821                 area->nr_free--;
1822                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1823                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1824                 return page;
1825         }
1826
1827         return NULL;
1828 }
1829
1830
1831 /*
1832  * This array describes the order lists are fallen back to when
1833  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1834  */
1835 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1836         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1837         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1838         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1839 #ifdef CONFIG_CMA
1840         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1841 #endif
1842 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1843         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1844 #endif
1845 };
1846
1847 #ifdef CONFIG_CMA
1848 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1849                                         unsigned int order)
1850 {
1851         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1852 }
1853 #else
1854 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1855                                         unsigned int order) { return NULL; }
1856 #endif
1857
1858 /*
1859  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1860  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1861  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1862  */
1863 static int move_freepages(struct zone *zone,
1864                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1865                           int migratetype, int *num_movable)
1866 {
1867         struct page *page;
1868         unsigned int order;
1869         int pages_moved = 0;
1870
1871 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1872         /*
1873          * page_zone is not safe to call in this context when
1874          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1875          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1876          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1877          * grouping pages by mobility
1878          */
1879         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1880 #endif
1881
1882         if (num_movable)
1883                 *num_movable = 0;
1884
1885         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1886                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1887                         page++;
1888                         continue;
1889                 }
1890
1891                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1892                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1893
1894                 if (!PageBuddy(page)) {
1895                         /*
1896                          * We assume that pages that could be isolated for
1897                          * migration are movable. But we don't actually try
1898                          * isolating, as that would be expensive.
1899                          */
1900                         if (num_movable &&
1901                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1902                                 (*num_movable)++;
1903
1904                         page++;
1905                         continue;
1906                 }
1907
1908                 order = page_order(page);
1909                 list_move(&page->lru,
1910                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1911                 page += 1 << order;
1912                 pages_moved += 1 << order;
1913         }
1914
1915         return pages_moved;
1916 }
1917
1918 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1919                                 int migratetype, int *num_movable)
1920 {
1921         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1922         struct page *start_page, *end_page;
1923
1924         start_pfn = page_to_pfn(page);
1925         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1926         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1927         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1928         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1929
1930         /* Do not cross zone boundaries */
1931         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1932                 start_page = page;
1933         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1934                 return 0;
1935
1936         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1937                                                                 num_movable);
1938 }
1939
1940 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1941                                         int start_order, int migratetype)
1942 {
1943         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1944
1945         while (nr_pageblocks--) {
1946                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1947                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1948         }
1949 }
1950
1951 /*
1952  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1953  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1954  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1955  *
1956  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1957  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1958  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1959  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1960  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1961  * pageblocks.
1962  */
1963 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1964 {
1965         /*
1966          * Leaving this order check is intended, although there is
1967          * relaxed order check in next check. The reason is that
1968          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1969          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1970          * so could be changed anytime.
1971          */
1972         if (order >= pageblock_order)
1973                 return true;
1974
1975         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1976                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1977                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1978                 page_group_by_mobility_disabled)
1979                 return true;
1980
1981         return false;
1982 }
1983
1984 /*
1985  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1986  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1987  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1988  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1989  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1990  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1991  */
1992 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1993                                         int start_type, bool whole_block)
1994 {
1995         unsigned int current_order = page_order(page);
1996         struct free_area *area;
1997         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1998         int old_block_type;
1999
2000         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2001
2002         /*
2003          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2004          * highatomic accounting.
2005          */
2006         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2007                 goto single_page;
2008
2009         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2010         if (current_order >= pageblock_order) {
2011                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2012                 goto single_page;
2013         }
2014
2015         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2016         if (!whole_block)
2017                 goto single_page;
2018
2019         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2020                                                 &movable_pages);
2021         /*
2022          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2023          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2024          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2025          */
2026         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2027                 alike_pages = movable_pages;
2028         } else {
2029                 /*
2030                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2031                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2032                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2033                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2034                  * exact migratetype of non-movable pages.
2035                  */
2036                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2037                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2038                                                 - (free_pages + movable_pages);
2039                 else
2040                         alike_pages = 0;
2041         }
2042
2043         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2044         if (!free_pages)
2045                 goto single_page;
2046
2047         /*
2048          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2049          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2050          */
2051         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2052                         page_group_by_mobility_disabled)
2053                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2054
2055         return;
2056
2057 single_page:
2058         area = &zone->free_area[current_order];
2059         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2060 }
2061
2062 /*
2063  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2064  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2065  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2066  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2067  */
2068 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2069                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2070 {
2071         int i;
2072         int fallback_mt;
2073
2074         if (area->nr_free == 0)
2075                 return -1;
2076
2077         *can_steal = false;
2078         for (i = 0;; i++) {
2079                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2080                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2081                         break;
2082
2083                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2084                         continue;
2085
2086                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2087                         *can_steal = true;
2088
2089                 if (!only_stealable)
2090                         return fallback_mt;
2091
2092                 if (*can_steal)
2093                         return fallback_mt;
2094         }
2095
2096         return -1;
2097 }
2098
2099 /*
2100  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2101  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2102  */
2103 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2104                                 unsigned int alloc_order)
2105 {
2106         int mt;
2107         unsigned long max_managed, flags;
2108
2109         /*
2110          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2111          * Check is race-prone but harmless.
2112          */
2113         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2114         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2115                 return;
2116
2117         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2118
2119         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2120         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2121                 goto out_unlock;
2122
2123         /* Yoink! */
2124         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2125         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2126             && !is_migrate_cma(mt)) {
2127                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2128                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2129                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2130         }
2131
2132 out_unlock:
2133         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2134 }
2135
2136 /*
2137  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2138  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2139  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2140  * to recover from than an OOM.
2141  *
2142  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2143  * pageblock is exhausted.
2144  */
2145 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2146                                                 bool force)
2147 {
2148         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2149         unsigned long flags;
2150         struct zoneref *z;
2151         struct zone *zone;
2152         struct page *page;
2153         int order;
2154         bool ret;
2155
2156         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2157                                                                 ac->nodemask) {
2158                 /*
2159                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2160                  * is really high.
2161                  */
2162                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2163                                         pageblock_nr_pages)
2164                         continue;
2165
2166                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2167                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2168                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2169
2170                         page = list_first_entry_or_null(
2171                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2172                                         struct page, lru);
2173                         if (!page)
2174                                 continue;
2175
2176                         /*
2177                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2178                          * we can counter several free pages in a pageblock
2179                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2180                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2181                          * adjust the count once.
2182                          */
2183                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2184                                 /*
2185                                  * It should never happen but changes to
2186                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2187                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2188                                  * while unreserving so be safe and watch for
2189                                  * underflows.
2190                                  */
2191                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2192                                                 pageblock_nr_pages,
2193                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2194                         }
2195
2196                         /*
2197                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2198                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2199                          * is doing the work and needs the pages. More
2200                          * importantly, if the block was always converted to
2201                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2202                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2203                          * may increase.
2204                          */
2205                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2206                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2207                                                                         NULL);
2208                         if (ret) {
2209                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2210                                 return ret;
2211                         }
2212                 }
2213                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2214         }
2215
2216         return false;
2217 }
2218
2219 /*
2220  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2221  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2222  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2223  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2224  *
2225  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2226  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2227  * condition simpler.
2228  */
2229 static inline bool
2230 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2231 {
2232         struct free_area *area;
2233         int current_order;
2234         struct page *page;
2235         int fallback_mt;
2236         bool can_steal;
2237
2238         /*
2239          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2240          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2241          * would be too costly to do exactly.
2242          */
2243         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2244                                 --current_order) {
2245                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2246                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2247                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2248                 if (fallback_mt == -1)
2249                         continue;
2250
2251                 /*
2252                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2253                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2254                  * steal and split the smallest available page instead of the
2255                  * largest available page, because even if the next movable
2256                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2257                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2258                  */
2259                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2260                                         && current_order > order)
2261                         goto find_smallest;
2262
2263                 goto do_steal;
2264         }
2265
2266         return false;
2267
2268 find_smallest:
2269         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2270                                                         current_order++) {
2271                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2272                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2273                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2274                 if (fallback_mt != -1)
2275                         break;
2276         }
2277
2278         /*
2279          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2280          * when looking for the largest page.
2281          */
2282         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2283
2284 do_steal:
2285         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2286                                                         struct page, lru);
2287
2288         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2289
2290         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2291                 start_migratetype, fallback_mt);
2292
2293         return true;
2294
2295 }
2296
2297 /*
2298  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2299  * Call me with the zone->lock already held.
2300  */
2301 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2302                                 int migratetype)
2303 {
2304         struct page *page;
2305
2306 retry:
2307         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2308         if (unlikely(!page)) {
2309                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2310                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2311
2312                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2313                         goto retry;
2314         }
2315
2316         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2317         return page;
2318 }
2319
2320 /*
2321  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2322  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2323  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2324  */
2325 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2326                         unsigned long count, struct list_head *list,
2327                         int migratetype, bool cold)
2328 {
2329         int i, alloced = 0;
2330
2331         spin_lock(&zone->lock);
2332         for (i = 0; i < count; ++i) {
2333                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2334                 if (unlikely(page == NULL))
2335                         break;
2336
2337                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2338                         continue;
2339
2340                 /*
2341                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2342                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2343                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2344                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2345                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2346                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2347                  * properly.
2348                  */
2349                 if (likely(!cold))
2350                         list_add(&page->lru, list);
2351                 else
2352                         list_add_tail(&page->lru, list);
2353                 list = &page->lru;
2354                 alloced++;
2355                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2356                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2357                                               -(1 << order));
2358         }
2359
2360         /*
2361          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2362          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2363          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2364          * pages added to the pcp list.
2365          */
2366         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2367         spin_unlock(&zone->lock);
2368         return alloced;
2369 }
2370
2371 #ifdef CONFIG_NUMA
2372 /*
2373  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2374  * currently executing processor on remote nodes after they have
2375  * expired.
2376  *
2377  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2378  * a single processor.
2379  */
2380 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2381 {
2382         unsigned long flags;
2383         int to_drain, batch;
2384
2385         local_irq_save(flags);
2386         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2387         to_drain = min(pcp->count, batch);
2388         if (to_drain > 0) {
2389                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2390                 pcp->count -= to_drain;
2391         }
2392         local_irq_restore(flags);
2393 }
2394 #endif
2395
2396 /*
2397  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2398  *
2399  * The processor must either be the current processor and the
2400  * thread pinned to the current processor or a processor that
2401  * is not online.
2402  */
2403 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2404 {
2405         unsigned long flags;
2406         struct per_cpu_pageset *pset;
2407         struct per_cpu_pages *pcp;
2408
2409         local_irq_save(flags);
2410         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2411
2412         pcp = &pset->pcp;
2413         if (pcp->count) {
2414                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2415                 pcp->count = 0;
2416         }
2417         local_irq_restore(flags);
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2422  *
2423  * The processor must either be the current processor and the
2424  * thread pinned to the current processor or a processor that
2425  * is not online.
2426  */
2427 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2428 {
2429         struct zone *zone;
2430
2431         for_each_populated_zone(zone) {
2432                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2433         }
2434 }
2435
2436 /*
2437  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2438  *
2439  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2440  * the single zone's pages.
2441  */
2442 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2443 {
2444         int cpu = smp_processor_id();
2445
2446         if (zone)
2447                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2448         else
2449                 drain_pages(cpu);
2450 }
2451
2452 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2453 {
2454         /*
2455          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2456          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2457          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2458          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2459          * a different one.
2460          */
2461         preempt_disable();
2462         drain_local_pages(NULL);
2463         preempt_enable();
2464 }
2465
2466 /*
2467  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2468  *
2469  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2470  *
2471  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2472  */
2473 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2474 {
2475         int cpu;
2476
2477         /*
2478          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2479          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2480          */
2481         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2482
2483         /*
2484          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2485          * initialized.
2486          */
2487         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2488                 return;
2489
2490         /*
2491          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2492          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2493          * the drain to be complete when the call returns.
2494          */
2495         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2496                 if (!zone)
2497                         return;
2498                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2499         }
2500
2501         /*
2502          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2503          * as offline notification will cause the notified
2504          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2505          * disables preemption as part of its processing
2506          */
2507         for_each_online_cpu(cpu) {
2508                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2509                 struct zone *z;
2510                 bool has_pcps = false;
2511
2512                 if (zone) {
2513                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2514                         if (pcp->pcp.count)
2515                                 has_pcps = true;
2516                 } else {
2517                         for_each_populated_zone(z) {
2518                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2519                                 if (pcp->pcp.count) {
2520                                         has_pcps = true;
2521                                         break;
2522                                 }
2523                         }
2524                 }
2525
2526                 if (has_pcps)
2527                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2528                 else
2529                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2530         }
2531
2532         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2533                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2534                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2535                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2536         }
2537         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2538                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2539
2540         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2541 }
2542
2543 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2544
2545 /*
2546  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2547  */
2548 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2549
2550 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2551 {
2552         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2553         unsigned long flags;
2554         unsigned int order, t;
2555         struct page *page;
2556
2557         if (zone_is_empty(zone))
2558                 return;
2559
2560         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2561
2562         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2563         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2564                 if (pfn_valid(pfn)) {
2565                         page = pfn_to_page(pfn);
2566
2567                         if (!--page_count) {
2568                                 touch_nmi_watchdog();
2569                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2570                         }
2571
2572                         if (page_zone(page) != zone)
2573                                 continue;
2574
2575                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2576                                 swsusp_unset_page_free(page);
2577                 }
2578
2579         for_each_migratetype_order(order, t) {
2580                 list_for_each_entry(page,
2581                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2582                         unsigned long i;
2583
2584                         pfn = page_to_pfn(page);
2585                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2586                                 if (!--page_count) {
2587                                         touch_nmi_watchdog();
2588                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2589                                 }
2590                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2591                         }
2592                 }
2593         }
2594         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2595 }
2596 #endif /* CONFIG_PM */
2597
2598 /*
2599  * Free a 0-order page
2600  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2601  */
2602 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2603 {
2604         struct zone *zone = page_zone(page);
2605         struct per_cpu_pages *pcp;
2606         unsigned long flags;
2607         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2608         int migratetype;
2609
2610         if (!free_pcp_prepare(page))
2611                 return;
2612
2613         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2614         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2615         local_irq_save(flags);
2616         __count_vm_event(PGFREE);
2617
2618         /*
2619          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2620          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2621          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2622          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2623          * excessively into the page allocator
2624          */
2625         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2626                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2627                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2628                         goto out;
2629                 }
2630                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2631         }
2632
2633         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2634         if (!cold)
2635                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2636         else
2637                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2638         pcp->count++;
2639         if (pcp->count >= pcp->high) {
2640                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2641                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2642                 pcp->count -= batch;
2643         }
2644
2645 out:
2646         local_irq_restore(flags);
2647 }
2648
2649 /*
2650  * Free a list of 0-order pages
2651  */
2652 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2653 {
2654         struct page *page, *next;
2655
2656         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2657                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2658                 free_hot_cold_page(page, cold);
2659         }
2660 }
2661
2662 /*
2663  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2664  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2665  * Each sub-page must be freed individually.
2666  *
2667  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2668  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2669  */
2670 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2671 {
2672         int i;
2673
2674         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2675         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2676
2677 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2678         /*
2679          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2680          * otherwise free the whole shadow.
2681          */
2682         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2683                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2684 #endif
2685
2686         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2687                 set_page_refcounted(page + i);
2688         split_page_owner(page, order);
2689 }
2690 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2691
2692 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2693 {
2694         unsigned long watermark;
2695         struct zone *zone;
2696         int mt;
2697
2698         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2699
2700         zone = page_zone(page);
2701         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2702
2703         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2704                 /*
2705                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2706                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2707                  * watermark, because we already know our high-order page
2708                  * exists.
2709                  */
2710                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2711                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2712                         return 0;
2713
2714                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2715         }
2716
2717         /* Remove page from free list */
2718         list_del(&page->lru);
2719         zone->free_area[order].nr_free--;
2720         rmv_page_order(page);
2721
2722         /*
2723          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2724          * pageblock
2725          */
2726         if (order >= pageblock_order - 1) {
2727                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2728                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2729                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2730                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2731                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2732                                 set_pageblock_migratetype(page,
2733                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2734                 }
2735         }
2736
2737
2738         return 1UL << order;
2739 }
2740
2741 /*
2742  * Update NUMA hit/miss statistics
2743  *
2744  * Must be called with interrupts disabled.
2745  */
2746 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2747 {
2748 #ifdef CONFIG_NUMA
2749         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2750
2751         if (z->node != numa_node_id())
2752                 local_stat = NUMA_OTHER;
2753
2754         if (z->node == preferred_zone->node)
2755                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
2756         else {
2757                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
2758                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2759         }
2760         __inc_numa_state(z, local_stat);
2761 #endif
2762 }
2763
2764 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2765 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2766                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2767                         struct list_head *list)
2768 {
2769         struct page *page;
2770
2771         do {
2772                 if (list_empty(list)) {
2773                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2774                                         pcp->batch, list,
2775                                         migratetype, cold);
2776                         if (unlikely(list_empty(list)))
2777                                 return NULL;
2778                 }
2779
2780                 if (cold)
2781                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2782                 else
2783                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2784
2785                 list_del(&page->lru);
2786                 pcp->count--;
2787         } while (check_new_pcp(page));
2788
2789         return page;
2790 }
2791
2792 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2793 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2794                         struct zone *zone, unsigned int order,
2795                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2796 {
2797         struct per_cpu_pages *pcp;
2798         struct list_head *list;
2799         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2800         struct page *page;
2801         unsigned long flags;
2802
2803         local_irq_save(flags);
2804         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2805         list = &pcp->lists[migratetype];
2806         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2807         if (page) {
2808                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2809                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2810         }
2811         local_irq_restore(flags);
2812         return page;
2813 }
2814
2815 /*
2816  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2817  */
2818 static inline
2819 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2820                         struct zone *zone, unsigned int order,
2821                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2822                         int migratetype)
2823 {
2824         unsigned long flags;
2825         struct page *page;
2826
2827         if (likely(order == 0)) {
2828                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2829                                 gfp_flags, migratetype);
2830                 goto out;
2831         }
2832
2833         /*
2834          * We most definitely don't want callers attempting to
2835          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2836          */
2837         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2838         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2839
2840         do {
2841                 page = NULL;
2842                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2843                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2844                         if (page)
2845                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2846                 }
2847                 if (!page)
2848                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2849         } while (page && check_new_pages(page, order));
2850         spin_unlock(&zone->lock);
2851         if (!page)
2852                 goto failed;
2853         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2854                                   get_pcppage_migratetype(page));
2855
2856         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2857         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2858         local_irq_restore(flags);
2859
2860 out:
2861         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2862         return page;
2863
2864 failed:
2865         local_irq_restore(flags);
2866         return NULL;
2867 }
2868
2869 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2870
2871 static struct {
2872         struct fault_attr attr;
2873
2874         bool ignore_gfp_highmem;
2875         bool ignore_gfp_reclaim;
2876         u32 min_order;
2877 } fail_page_alloc = {
2878         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2879         .ignore_gfp_reclaim = true,
2880         .ignore_gfp_highmem = true,
2881         .min_order = 1,
2882 };
2883
2884 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2885 {
2886         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2887 }
2888 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2889
2890 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2891 {
2892         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2893                 return false;
2894         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2895                 return false;
2896         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2897                 return false;
2898         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2899                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2900                 return false;
2901
2902         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2903 }
2904
2905 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2906
2907 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2908 {
2909         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2910         struct dentry *dir;
2911
2912         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2913                                         &fail_page_alloc.attr);
2914         if (IS_ERR(dir))
2915                 return PTR_ERR(dir);
2916
2917         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2918                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2919                 goto fail;
2920         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2921                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2922                 goto fail;
2923         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2924                                 &fail_page_alloc.min_order))
2925                 goto fail;
2926
2927         return 0;
2928 fail:
2929         debugfs_remove_recursive(dir);
2930
2931         return -ENOMEM;
2932 }
2933
2934 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2935
2936 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2937
2938 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2939
2940 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2941 {
2942         return false;
2943 }
2944
2945 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2946
2947 /*
2948  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2949  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2950  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2951  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2952  */
2953 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2954                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2955                          long free_pages)
2956 {
2957         long min = mark;
2958         int o;
2959         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
2960
2961         /* free_pages may go negative - that's OK */
2962         free_pages -= (1 << order) - 1;
2963
2964         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2965                 min -= min / 2;
2966
2967         /*
2968          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2969          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2970          * atomic reserve but it avoids a search.
2971          */
2972         if (likely(!alloc_harder)) {
2973                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2974         } else {
2975                 /*
2976                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
2977                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
2978                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
2979                  * makes during the free path will be small and short-lived.
2980                  */
2981                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
2982                         min -= min / 2;
2983                 else
2984                         min -= min / 4;
2985         }
2986
2987
2988 #ifdef CONFIG_CMA
2989         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2990         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2991                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2992 #endif
2993
2994         /*
2995          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2996          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2997          * even if a suitable page happened to be free.
2998          */
2999         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3000                 return false;
3001
3002         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3003         if (!order)
3004                 return true;
3005
3006         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3007         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3008                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3009                 int mt;
3010
3011                 if (!area->nr_free)
3012                         continue;
3013
3014                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3015                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3016                                 return true;
3017                 }
3018
3019 #ifdef CONFIG_CMA
3020                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3021                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3022                         return true;
3023                 }
3024 #endif
3025                 if (alloc_harder &&
3026                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3027                         return true;
3028         }
3029         return false;
3030 }
3031
3032 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3033                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3034 {
3035         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3036                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3037 }
3038
3039 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3040                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3041 {
3042         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3043         long cma_pages = 0;
3044
3045 #ifdef CONFIG_CMA
3046         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3047         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3048                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3049 #endif
3050
3051         /*
3052          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3053          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3054          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3055          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3056          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3057          */
3058         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3059                 return true;
3060
3061         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3062                                         free_pages);
3063 }
3064
3065 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3066                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3067 {
3068         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3069
3070         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3071                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3072
3073         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3074                                                                 free_pages);
3075 }
3076
3077 #ifdef CONFIG_NUMA
3078 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3079 {
3080         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3081                                 RECLAIM_DISTANCE;
3082 }
3083 #else   /* CONFIG_NUMA */
3084 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3085 {
3086         return true;
3087 }
3088 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3089
3090 /*
3091  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3092  * a page.
3093  */
3094 static struct page *
3095 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3096                                                 const struct alloc_context *ac)
3097 {
3098         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3099         struct zone *zone;
3100         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3101
3102         /*
3103          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3104          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3105          */
3106         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3107                                                                 ac->nodemask) {
3108                 struct page *page;
3109                 unsigned long mark;
3110
3111                 if (cpusets_enabled() &&
3112                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3113                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3114                                 continue;
3115                 /*
3116                  * When allocating a page cache page for writing, we
3117                  * want to get it from a node that is within its dirty
3118                  * limit, such that no single node holds more than its
3119                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3120                  * The dirty limits take into account the node's
3121                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3122                  * should be able to balance it without having to
3123                  * write pages from its LRU list.
3124                  *
3125                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3126                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3127                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3128                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3129                  * nodes are together not big enough to reach the
3130                  * global limit.  The proper fix for these situations
3131                  * will require awareness of nodes in the
3132                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3133                  */
3134                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3135                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3136                                 continue;
3137
3138                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3139                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3140                                 continue;
3141                         }
3142                 }
3143
3144                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3145                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3146                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3147                         int ret;
3148
3149                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3150                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3151                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3152                                 goto try_this_zone;
3153
3154                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3155                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3156                                 continue;
3157
3158                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3159                         switch (ret) {
3160                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3161                                 /* did not scan */
3162                                 continue;
3163                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3164                                 /* scanned but unreclaimable */
3165                                 continue;
3166                         default:
3167                                 /* did we reclaim enough */
3168                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3169                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3170                                         goto try_this_zone;
3171
3172                                 continue;
3173                         }
3174                 }
3175
3176 try_this_zone:
3177                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3178                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3179                 if (page) {
3180                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3181
3182                         /*
3183                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3184                          * if the pageblock should be reserved for the future
3185                          */
3186                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3187                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3188
3189                         return page;
3190                 }
3191         }
3192
3193         return NULL;
3194 }
3195
3196 /*
3197  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3198  * meminfo in irq context.
3199  */
3200 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3201 {
3202         bool ret = false;
3203
3204 #if NODES_SHIFT > 8
3205         ret = in_interrupt();
3206 #endif
3207         return ret;
3208 }
3209
3210 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3211 {
3212         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3213         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3214
3215         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3216                 return;
3217
3218         /*
3219          * This documents exceptions given to allocations in certain
3220          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3221          * of allowed nodes.
3222          */
3223         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3224                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3225                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3226                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3227         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3228                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3229
3230         show_mem(filter, nodemask);
3231 }
3232
3233 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3234 {
3235         struct va_format vaf;
3236         va_list args;
3237         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3238                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3239
3240         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3241                 return;
3242
3243         pr_warn("%s: ", current->comm);
3244
3245         va_start(args, fmt);
3246         vaf.fmt = fmt;
3247         vaf.va = &args;
3248         pr_cont("%pV", &vaf);
3249         va_end(args);
3250
3251         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3252         if (nodemask)
3253                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3254         else
3255                 pr_cont("(null)\n");
3256
3257         cpuset_print_current_mems_allowed();
3258
3259         dump_stack();
3260         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3261 }
3262
3263 static inline struct page *
3264 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3265                               unsigned int alloc_flags,
3266                               const struct alloc_context *ac)
3267 {
3268         struct page *page;
3269
3270         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3271                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3272         /*
3273          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3274          * are depleted
3275          */
3276         if (!page)
3277                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3278                                 alloc_flags, ac);
3279
3280         return page;
3281 }
3282
3283 static inline struct page *
3284 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3285         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3286 {
3287         struct oom_control oc = {
3288                 .zonelist = ac->zonelist,
3289                 .nodemask = ac->nodemask,
3290                 .memcg = NULL,
3291                 .gfp_mask = gfp_mask,
3292                 .order = order,
3293         };
3294         struct page *page;
3295
3296         *did_some_progress = 0;
3297
3298         /*
3299          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3300          * making progress for us.
3301          */
3302         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3303                 *did_some_progress = 1;
3304                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3305                 return NULL;
3306         }
3307
3308         /*
3309          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3310          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3311          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3312          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3313          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3314          */
3315         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3316                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3317                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3318         if (page)
3319                 goto out;
3320
3321         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3322         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3323                 goto out;
3324         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3325         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3326                 goto out;
3327         /*
3328          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3329          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3330          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3331          * fallback than shooting a random task.
3332          */
3333         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3334                 goto out;
3335         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3336         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3337                 goto out;
3338         if (pm_suspended_storage())
3339                 goto out;
3340         /*
3341          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3342          * other request to make a forward progress.
3343          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3344          * do much for this context but let's try it to at least get
3345          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3346          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3347          * failures more gracefully we should just bail out here.
3348          */
3349
3350         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3351         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3352                 goto out;
3353
3354         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3355         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3356                 *did_some_progress = 1;
3357
3358                 /*
3359                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3360                  * reserves
3361                  */
3362                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3363                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3364                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3365         }
3366 out:
3367         mutex_unlock(&oom_lock);
3368         return page;
3369 }
3370
3371 /*
3372  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3373  * killer is consider as the only way to move forward.
3374  */
3375 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3376
3377 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3378 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3379 static struct page *
3380 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3381                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3382                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3383 {
3384         struct page *page;
3385         unsigned int noreclaim_flag;
3386
3387         if (!order)
3388                 return NULL;
3389
3390         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3391         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3392                                                                         prio);
3393         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3394
3395         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3396                 return NULL;
3397
3398         /*
3399          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3400          * count a compaction stall
3401          */
3402         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3403
3404         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3405
3406         if (page) {
3407                 struct zone *zone = page_zone(page);
3408
3409                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3410                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3411                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3412                 return page;
3413         }
3414
3415         /*
3416          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3417          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3418          */
3419         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3420
3421         cond_resched();
3422
3423         return NULL;
3424 }
3425
3426 static inline bool
3427 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3428                      enum compact_result compact_result,
3429                      enum compact_priority *compact_priority,
3430                      int *compaction_retries)
3431 {
3432         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3433         int min_priority;
3434         bool ret = false;
3435         int retries = *compaction_retries;
3436         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3437
3438         if (!order)
3439                 return false;
3440
3441         if (compaction_made_progress(compact_result))
3442                 (*compaction_retries)++;
3443
3444         /*
3445          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3446          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3447          * failure could be caused by insufficient priority
3448          */
3449         if (compaction_failed(compact_result))
3450                 goto check_priority;
3451
3452         /*
3453          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3454          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3455          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3456          * compaction.
3457          */
3458         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3459                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3460                 goto out;
3461         }
3462
3463         /*
3464          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3465          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3466          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3467          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3468          * would need much more detailed feedback from compaction to
3469          * make a better decision.
3470          */
3471         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3472                 max_retries /= 4;
3473         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3474                 ret = true;
3475                 goto out;
3476         }
3477
3478         /*
3479          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3480          * all retries or failed at the lower priorities.
3481          */
3482 check_priority:
3483         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3484                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3485
3486         if (*compact_priority > min_priority) {
3487                 (*compact_priority)--;
3488                 *compaction_retries = 0;
3489                 ret = true;
3490         }
3491 out:
3492         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3493         return ret;
3494 }
3495 #else
3496 static inline struct page *
3497 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3498                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3499                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3500 {
3501         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3502         return NULL;
3503 }
3504
3505 static inline bool
3506 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3507                      enum compact_result compact_result,
3508                      enum compact_priority *compact_priority,
3509                      int *compaction_retries)
3510 {
3511         struct zone *zone;
3512         struct zoneref *z;
3513
3514         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3515                 return false;
3516
3517         /*
3518          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3519          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3520          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3521          * watermarks are OK.
3522          */
3523         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3524                                         ac->nodemask) {
3525                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3526                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3527                         return true;
3528         }
3529         return false;
3530 }
3531 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3532
3533 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3534 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3535         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3536
3537 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3538 {
3539         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3540
3541         /* no reclaim without waiting on it */
3542         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3543                 return false;
3544
3545         /* this guy won't enter reclaim */
3546         if ((current->flags & PF_MEMALLOC) && !(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3547                 return false;
3548
3549         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3550         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3551                 return false;
3552
3553         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3554                 return false;
3555
3556         return true;
3557 }
3558
3559 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3560 {
3561         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3562                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3563 }
3564 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3565
3566 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3567 {
3568         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3569                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3570 }
3571 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3572 #endif
3573
3574 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3575 static int
3576 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3577                                         const struct alloc_context *ac)
3578 {
3579         struct reclaim_state reclaim_state;
3580         int progress;
3581         unsigned int noreclaim_flag;
3582
3583         cond_resched();
3584
3585         /* We now go into synchronous reclaim */
3586         cpuset_memory_pressure_bump();
3587         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3588         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3589         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3590         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3591
3592         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3593                                                                 ac->nodemask);
3594
3595         current->reclaim_state = NULL;
3596         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3597         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3598
3599         cond_resched();
3600
3601         return progress;
3602 }
3603
3604 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3605 static inline struct page *
3606 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3607                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3608                 unsigned long *did_some_progress)
3609 {
3610         struct page *page = NULL;
3611         bool drained = false;
3612
3613         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3614         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3615                 return NULL;
3616
3617 retry:
3618         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3619
3620         /*
3621          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3622          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3623          * Shrink them them and try again
3624          */
3625         if (!page && !drained) {
3626                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3627                 drain_all_pages(NULL);
3628                 drained = true;
3629                 goto retry;
3630         }
3631
3632         return page;
3633 }
3634
3635 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3636 {
3637         struct zoneref *z;
3638         struct zone *zone;
3639         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3640
3641         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3642                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3643                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3644                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3645                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3646         }
3647 }
3648
3649 static inline unsigned int
3650 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3651 {
3652         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3653
3654         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3655         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3656
3657         /*
3658          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3659          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3660          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3661          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3662          */
3663         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3664
3665         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3666                 /*
3667                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3668                  * if it can't schedule.
3669                  */
3670                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3671                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3672                 /*
3673                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3674                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3675                  */
3676                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3677         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3678                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3679
3680 #ifdef CONFIG_CMA
3681         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3682                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3683 #endif
3684         return alloc_flags;
3685 }
3686
3687 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
3688 {
3689         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
3690                 return false;
3691
3692         /*
3693          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
3694          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
3695          */
3696         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3697                 return false;
3698
3699         return true;
3700 }
3701
3702 /*
3703  * Distinguish requests which really need access to full memory
3704  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
3705  */
3706 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3707 {
3708         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3709                 return 0;
3710         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3711                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3712         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3713                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3714         if (!in_interrupt()) {
3715                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3716                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3717                 else if (oom_reserves_allowed(current))
3718                         return ALLOC_OOM;
3719         }
3720
3721         return 0;
3722 }
3723
3724 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3725 {
3726         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3727 }
3728
3729 /*
3730  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3731  * for the given allocation request.
3732  *
3733  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3734  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3735  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3736  *
3737  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3738  */
3739 static inline bool
3740 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3741                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3742                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3743 {
3744         struct zone *zone;
3745         struct zoneref *z;
3746
3747         /*
3748          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3749          * their order will become available due to high fragmentation so
3750          * always increment the no progress counter for them
3751          */
3752         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3753                 *no_progress_loops = 0;
3754         else
3755                 (*no_progress_loops)++;
3756
3757         /*
3758          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3759          * several times in the row.
3760          */
3761         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3762                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3763                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3764         }
3765
3766         /*
3767          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3768          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3769          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3770          * screwed and have to go OOM.
3771          */
3772         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3773                                         ac->nodemask) {
3774                 unsigned long available;
3775                 unsigned long reclaimable;
3776                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3777                 bool wmark;
3778
3779                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3780                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3781
3782                 /*
3783                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3784                  * reclaimable pages?
3785                  */
3786                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3787                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3788                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3789                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3790                 if (wmark) {
3791                         /*
3792                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3793                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3794                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3795                          * prevent from pre mature OOM
3796                          */
3797                         if (!did_some_progress) {
3798                                 unsigned long write_pending;
3799
3800                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3801                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3802
3803                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3804                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3805                                         return true;
3806                                 }
3807                         }
3808
3809                         /*
3810                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3811                          * context and the current implementation of the WQ
3812                          * concurrency control doesn't recognize that
3813                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3814                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3815                          * do a short sleep here rather than calling
3816                          * cond_resched().
3817                          */
3818                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3819                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3820                         else
3821                                 cond_resched();
3822
3823                         return true;
3824                 }
3825         }
3826
3827         return false;
3828 }
3829
3830 static inline bool
3831 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3832 {
3833         /*
3834          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3835          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3836          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3837          * such a way the check therein was true, and then it became false
3838          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3839          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3840          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3841          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3842          * caller can deal with a violated nodemask.
3843          */
3844         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3845                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3846                 ac->nodemask = NULL;
3847                 return true;
3848         }
3849
3850         /*
3851          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3852          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3853          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3854          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3855          * retry.
3856          */
3857         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3858                 return true;
3859
3860         return false;
3861 }
3862
3863 static inline struct page *
3864 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3865                                                 struct alloc_context *ac)
3866 {
3867         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3868         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3869         struct page *page = NULL;
3870         unsigned int alloc_flags;
3871         unsigned long did_some_progress;
3872         enum compact_priority compact_priority;
3873         enum compact_result compact_result;
3874         int compaction_retries;
3875         int no_progress_loops;
3876         unsigned long alloc_start = jiffies;
3877         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3878         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3879         int reserve_flags;
3880
3881         /*
3882          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3883          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3884          * be using allocators in order of preference for an area that is
3885          * too large.
3886          */
3887         if (order >= MAX_ORDER) {
3888                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3889                 return NULL;
3890         }
3891
3892         /*
3893          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3894          * callers that are not in atomic context.
3895          */
3896         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3897                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3898                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3899
3900 retry_cpuset:
3901         compaction_retries = 0;
3902         no_progress_loops = 0;
3903         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3904         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3905
3906         /*
3907          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3908          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3909          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3910          */
3911         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3912
3913         /*
3914          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3915          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3916          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3917          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3918          */
3919         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3920                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3921         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3922                 goto nopage;
3923
3924         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3925                 wake_all_kswapds(order, ac);
3926
3927         /*
3928          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3929          * that first
3930          */
3931         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3932         if (page)
3933                 goto got_pg;
3934
3935         /*
3936          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3937          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3938          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3939          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3940          * same migratetype.
3941          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3942          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3943          */
3944         if (can_direct_reclaim &&
3945                         (costly_order ||
3946                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3947                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3948                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3949                                                 alloc_flags, ac,
3950                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3951                                                 &compact_result);
3952                 if (page)
3953                         goto got_pg;
3954
3955                 /*
3956                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3957                  * includes THP page fault allocations
3958                  */
3959                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3960                         /*
3961                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3962                          * it is because sync compaction recently failed. If
3963                          * this is the case and the caller requested a THP
3964                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3965                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3966                          * direct reclaim.
3967                          */
3968                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3969                                 goto nopage;
3970
3971                         /*
3972                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3973                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3974                          * using async compaction.
3975                          */
3976                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3977                 }
3978         }
3979
3980 retry:
3981         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3982         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3983                 wake_all_kswapds(order, ac);
3984
3985         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3986         if (reserve_flags)
3987                 alloc_flags = reserve_flags;
3988
3989         /*
3990          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3991          * These allocations are high priority and system rather than user
3992          * orientated.
3993          */
3994         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
3995                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3996                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3997                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3998         }
3999
4000         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4001         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4002         if (page)
4003                 goto got_pg;
4004
4005         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4006         if (!can_direct_reclaim)
4007                 goto nopage;
4008
4009         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
4010         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
4011                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
4012                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
4013                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
4014                 stall_timeout += 10 * HZ;
4015         }
4016
4017         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4018         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4019                 goto nopage;
4020
4021         /* Try direct reclaim and then allocating */
4022         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4023                                                         &did_some_progress);
4024         if (page)
4025                 goto got_pg;
4026
4027         /* Try direct compaction and then allocating */
4028         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4029                                         compact_priority, &compact_result);
4030         if (page)
4031                 goto got_pg;
4032
4033         /* Do not loop if specifically requested */
4034         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4035                 goto nopage;
4036
4037         /*
4038          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4039          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4040          */
4041         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4042                 goto nopage;
4043
4044         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4045                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4046                 goto retry;
4047
4048         /*
4049          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4050          * reclaim is not able to make any progress because the current
4051          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4052          * of free memory (see __compaction_suitable)
4053          */
4054         if (did_some_progress > 0 &&
4055                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4056                                 compact_result, &compact_priority,
4057                                 &compaction_retries))
4058                 goto retry;
4059
4060
4061         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4062         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4063                 goto retry_cpuset;
4064
4065         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4066         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4067         if (page)
4068                 goto got_pg;
4069
4070         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4071         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4072             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4073              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4074                 goto nopage;
4075
4076         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4077         if (did_some_progress) {
4078                 no_progress_loops = 0;
4079                 goto retry;
4080         }
4081
4082 nopage:
4083         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4084         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4085                 goto retry_cpuset;
4086
4087         /*
4088          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4089          * we always retry
4090          */
4091         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4092                 /*
4093                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4094                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4095                  */
4096                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4097                         goto fail;
4098
4099                 /*
4100                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4101                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4102                  * for somebody to do a work for us
4103                  */
4104                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4105
4106                 /*
4107                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4108                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4109                  * so that we can identify them and convert them to something
4110                  * else.
4111                  */
4112                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4113
4114                 /*
4115                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4116                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4117                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4118                  * the situation worse
4119                  */
4120                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4121                 if (page)
4122                         goto got_pg;
4123
4124                 cond_resched();
4125                 goto retry;
4126         }
4127 fail:
4128         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4129                         "page allocation failure: order:%u", order);
4130 got_pg:
4131         return page;
4132 }
4133
4134 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4135                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4136                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4137                 unsigned int *alloc_flags)
4138 {
4139         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4140         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4141         ac->nodemask = nodemask;
4142         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4143
4144         if (cpusets_enabled()) {
4145                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4146                 if (!ac->nodemask)
4147                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4148                 else
4149                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4150         }
4151
4152         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4153         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4154
4155         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4156
4157         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4158                 return false;
4159
4160         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4161                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4162
4163         return true;
4164 }
4165
4166 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4167 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4168                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4169 {
4170         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4171         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4172
4173         /*
4174          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4175          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4176          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4177          */
4178         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4179                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4180 }
4181
4182 /*
4183  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4184  */
4185 struct page *
4186 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4187                                                         nodemask_t *nodemask)
4188 {
4189         struct page *page;
4190         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4191         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4192         struct alloc_context ac = { };
4193
4194         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4195         alloc_mask = gfp_mask;
4196         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4197                 return NULL;
4198
4199         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4200
4201         /* First allocation attempt */
4202         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4203         if (likely(page))
4204                 goto out;
4205
4206         /*
4207          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4208          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4209          * from a particular context which has been marked by
4210          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4211          */
4212         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4213         ac.spread_dirty_pages = false;
4214
4215         /*
4216          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4217          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4218          */
4219         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4220                 ac.nodemask = nodemask;
4221
4222         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4223
4224 out:
4225         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4226             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4227                 __free_pages(page, order);
4228                 page = NULL;
4229         }
4230
4231         if (kmemcheck_enabled && page)
4232                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4233
4234         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4235
4236         return page;
4237 }
4238 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4239
4240 /*
4241  * Common helper functions.
4242  */
4243 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4244 {
4245         struct page *page;
4246
4247         /*
4248          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4249          * a highmem page
4250          */
4251         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4252
4253         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4254         if (!page)
4255                 return 0;
4256         return (unsigned long) page_address(page);
4257 }
4258 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4259
4260 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4261 {
4262         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4263 }
4264 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4265
4266 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4267 {
4268         if (put_page_testzero(page)) {
4269                 if (order == 0)
4270                         free_hot_cold_page(page, false);
4271                 else
4272                         __free_pages_ok(page, order);
4273         }
4274 }
4275
4276 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4277
4278 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4279 {
4280         if (addr != 0) {
4281                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4282                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4283         }
4284 }
4285
4286 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4287
4288 /*
4289  * Page Fragment:
4290  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4291  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4292  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4293  *
4294  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4295  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4296  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4297  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4298  */
4299 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4300                                              gfp_t gfp_mask)
4301 {
4302         struct page *page = NULL;
4303         gfp_t gfp = gfp_mask;
4304
4305 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4306         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4307                     __GFP_NOMEMALLOC;
4308         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4309                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4310         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4311 #endif
4312         if (unlikely(!page))
4313                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4314
4315         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4316
4317         return page;
4318 }
4319
4320 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4321 {
4322         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4323
4324         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4325                 unsigned int order = compound_order(page);
4326
4327                 if (order == 0)
4328                         free_hot_cold_page(page, false);
4329                 else
4330                         __free_pages_ok(page, order);
4331         }
4332 }
4333 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4334
4335 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4336                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4337 {
4338         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4339         struct page *page;
4340         int offset;
4341
4342         if (unlikely(!nc->va)) {
4343 refill:
4344                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4345                 if (!page)
4346                         return NULL;
4347
4348 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4349                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4350                 size = nc->size;
4351 #endif
4352                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4353                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4354                  */
4355                 page_ref_add(page, size - 1);
4356
4357                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4358                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4359                 nc->pagecnt_bias = size;
4360                 nc->offset = size;
4361         }
4362
4363         offset = nc->offset - fragsz;
4364         if (unlikely(offset < 0)) {
4365                 page = virt_to_page(nc->va);
4366
4367                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4368                         goto refill;
4369
4370 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4371                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4372                 size = nc->size;
4373 #endif
4374                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4375                 set_page_count(page, size);
4376
4377                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4378                 nc->pagecnt_bias = size;
4379                 offset = size - fragsz;
4380         }
4381
4382         nc->pagecnt_bias--;
4383         nc->offset = offset;
4384
4385         return nc->va + offset;
4386 }
4387 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4388
4389 /*
4390  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4391  */
4392 void page_frag_free(void *addr)
4393 {
4394         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4395
4396         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4397                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4398 }
4399 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4400
4401 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4402                 size_t size)
4403 {
4404         if (addr) {
4405                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4406                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4407
4408                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4409                 while (used < alloc_end) {
4410                         free_page(used);
4411                         used += PAGE_SIZE;
4412                 }
4413         }
4414         return (void *)addr;
4415 }
4416
4417 /**
4418  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4419  * @size: the number of bytes to allocate
4420  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4421  *
4422  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4423  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4424  * allocate memory in power-of-two pages.
4425  *
4426  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4427  *
4428  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4429  */
4430 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4431 {
4432         unsigned int order = get_order(size);
4433         unsigned long addr;
4434
4435         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4436         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4437 }
4438 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4439
4440 /**
4441  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4442  *                         pages on a node.
4443  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4444  * @size: the number of bytes to allocate
4445  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4446  *
4447  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4448  * back.
4449  */
4450 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4451 {
4452         unsigned int order = get_order(size);
4453         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4454         if (!p)
4455                 return NULL;
4456         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4457 }
4458
4459 /**
4460  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4461  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4462  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4463  *
4464  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4465  */
4466 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4467 {
4468         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4469         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4470
4471         while (addr < end) {
4472                 free_page(addr);
4473                 addr += PAGE_SIZE;
4474         }
4475 }
4476 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4477
4478 /**
4479  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4480  * @offset: The zone index of the highest zone
4481  *
4482  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4483  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4484  * zone, the number of pages is calculated as:
4485  *
4486  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4487  */
4488 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4489 {
4490         struct zoneref *z;
4491         struct zone *zone;
4492
4493         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4494         unsigned long sum = 0;
4495
4496         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4497
4498         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4499                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4500                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4501                 if (size > high)
4502                         sum += size - high;
4503         }
4504
4505         return sum;
4506 }
4507
4508 /**
4509  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4510  *
4511  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4512  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4513  */
4514 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4515 {
4516         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4517 }
4518 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4519
4520 /**
4521  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4522  *
4523  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4524  * high watermark within all zones.
4525  */
4526 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4527 {
4528         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4529 }
4530
4531 static inline void show_node(struct zone *zone)
4532 {
4533         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4534                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4535 }
4536
4537 long si_mem_available(void)
4538 {
4539         long available;
4540         unsigned long pagecache;
4541         unsigned long wmark_low = 0;
4542         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4543         struct zone *zone;
4544         int lru;
4545
4546         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4547                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4548
4549         for_each_zone(zone)
4550                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4551
4552         /*
4553          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4554          * without causing swapping.
4555          */
4556         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4557
4558         /*
4559          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4560          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4561          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4562          */
4563         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4564         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4565         available += pagecache;
4566
4567         /*
4568          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4569          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4570          */
4571         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4572                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4573                          wmark_low);
4574
4575         if (available < 0)
4576                 available = 0;
4577         return available;
4578 }
4579 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4580
4581 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4582 {
4583         val->totalram = totalram_pages;
4584         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4585         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4586         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4587         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4588         val->freehigh = nr_free_highpages();
4589         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4590 }
4591
4592 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4593
4594 #ifdef CONFIG_NUMA
4595 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4596 {
4597         int zone_type;          /* needs to be signed */
4598         unsigned long managed_pages = 0;
4599         unsigned long managed_highpages = 0;
4600         unsigned long free_highpages = 0;
4601         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4602
4603         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4604                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4605         val->totalram = managed_pages;
4606         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4607         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4608 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4609         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4610                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4611
4612                 if (is_highmem(zone)) {
4613                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4614                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4615                 }
4616         }
4617         val->totalhigh = managed_highpages;
4618         val->freehigh = free_highpages;
4619 #else
4620         val->totalhigh = managed_highpages;
4621         val->freehigh = free_highpages;
4622 #endif
4623         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4624 }
4625 #endif
4626
4627 /*
4628  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4629  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4630  */
4631 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4632 {
4633         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4634                 return false;
4635
4636         /*
4637          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4638          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4639          * have to be precise here.
4640          */
4641         if (!nodemask)
4642                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4643
4644         return !node_isset(nid, *nodemask);
4645 }
4646
4647 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4648
4649 static void show_migration_types(unsigned char type)
4650 {
4651         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4652                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4653                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4654                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4655                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4656 #ifdef CONFIG_CMA
4657                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4658 #endif
4659 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4660                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4661 #endif
4662         };
4663         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4664         char *p = tmp;
4665         int i;
4666
4667         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4668                 if (type & (1 << i))
4669                         *p++ = types[i];
4670         }
4671
4672         *p = '\0';
4673         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4674 }
4675
4676 /*
4677  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4678  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4679  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4680  *
4681  * Bits in @filter:
4682  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4683  *   cpuset.
4684  */
4685 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4686 {
4687         unsigned long free_pcp = 0;
4688         int cpu;
4689         struct zone *zone;
4690         pg_data_t *pgdat;
4691
4692         for_each_populated_zone(zone) {
4693                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4694                         continue;
4695
4696                 for_each_online_cpu(cpu)
4697                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4698         }
4699
4700         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4701                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4702                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4703                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4704                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4705                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4706                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4707                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4708                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4709                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4710                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4711                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4712                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4713                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4714                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4715                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4716                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4717                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4718                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4719                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4720                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
4721                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
4722                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
4723                 free_pcp,
4724                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4725
4726         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4727                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4728                         continue;
4729
4730                 printk("Node %d"
4731                         " active_anon:%lukB"
4732                         " inactive_anon:%lukB"
4733                         " active_file:%lukB"
4734                         " inactive_file:%lukB"
4735                         " unevictable:%lukB"
4736                         " isolated(anon):%lukB"
4737                         " isolated(file):%lukB"
4738                         " mapped:%lukB"
4739                         " dirty:%lukB"
4740                         " writeback:%lukB"
4741                         " shmem:%lukB"
4742 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4743                         " shmem_thp: %lukB"
4744                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4745                         " anon_thp: %lukB"
4746 #endif
4747                         " writeback_tmp:%lukB"
4748                         " unstable:%lukB"
4749                         " all_unreclaimable? %s"
4750                         "\n",
4751                         pgdat->node_id,
4752                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4753                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4754                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4755                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4756                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4757                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4758                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4759                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4760                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4761                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4762                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4763 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4764                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4765                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4766                                         * HPAGE_PMD_NR),
4767                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4768 #endif
4769                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4770                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4771                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4772                                 "yes" : "no");
4773         }
4774
4775         for_each_populated_zone(zone) {
4776                 int i;
4777
4778                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4779                         continue;
4780
4781                 free_pcp = 0;
4782                 for_each_online_cpu(cpu)
4783                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4784
4785                 show_node(zone);
4786                 printk(KERN_CONT
4787                         "%s"
4788                         " free:%lukB"
4789                         " min:%lukB"
4790                         " low:%lukB"
4791                         " high:%lukB"
4792                         " active_anon:%lukB"
4793                         " inactive_anon:%lukB"
4794                         " active_file:%lukB"
4795                         " inactive_file:%lukB"
4796                         " unevictable:%lukB"
4797                         " writepending:%lukB"
4798                         " present:%lukB"
4799                         " managed:%lukB"
4800                         " mlocked:%lukB"
4801                         " kernel_stack:%lukB"
4802                         " pagetables:%lukB"
4803                         " bounce:%lukB"
4804                         " free_pcp:%lukB"
4805                         " local_pcp:%ukB"
4806                         " free_cma:%lukB"
4807                         "\n",
4808                         zone->name,
4809                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4810                         K(min_wmark_pages(zone)),
4811                         K(low_wmark_pages(zone)),
4812                         K(high_wmark_pages(zone)),
4813                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4814                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4815                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4816                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4817                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4818                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4819                         K(zone->present_pages),
4820                         K(zone->managed_pages),
4821                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4822                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4823                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4824                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4825                         K(free_pcp),
4826                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4827                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4828                 printk("lowmem_reserve[]:");
4829                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4830                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4831                 printk(KERN_CONT "\n");
4832         }
4833
4834         for_each_populated_zone(zone) {
4835                 unsigned int order;
4836                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4837                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4838
4839                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4840                         continue;
4841                 show_node(zone);
4842                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4843
4844                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4845                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4846                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4847                         int type;
4848
4849                         nr[order] = area->nr_free;
4850                         total += nr[order] << order;
4851
4852                         types[order] = 0;
4853                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4854                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4855                                         types[order] |= 1 << type;
4856                         }
4857                 }
4858                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4859                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4860                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4861                                nr[order], K(1UL) << order);
4862                         if (nr[order])
4863                                 show_migration_types(types[order]);
4864                 }
4865                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4866         }
4867
4868         hugetlb_show_meminfo();
4869
4870         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4871
4872         show_swap_cache_info();
4873 }
4874
4875 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4876 {
4877         zoneref->zone = zone;
4878         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4879 }
4880
4881 /*
4882  * Builds allocation fallback zone lists.
4883  *
4884  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4885  */
4886 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
4887 {
4888         struct zone *zone;
4889         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4890         int nr_zones = 0;
4891
4892         do {
4893                 zone_type--;
4894                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4895                 if (managed_zone(zone)) {
4896                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
4897                         check_highest_zone(zone_type);
4898                 }
4899         } while (zone_type);
4900
4901         return nr_zones;
4902 }
4903
4904 #ifdef CONFIG_NUMA
4905
4906 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4907 {
4908         /*
4909          * We used to support different zonlists modes but they turned
4910          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
4911          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
4912          * not fail it silently
4913          */
4914         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
4915                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4916                 return -EINVAL;
4917         }
4918         return 0;
4919 }
4920
4921 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4922 {
4923         if (!s)
4924                 return 0;
4925
4926         return __parse_numa_zonelist_order(s);
4927 }
4928 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4929
4930 char numa_zonelist_order[] = "Node";
4931
4932 /*
4933  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4934  */
4935 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4936                 void __user *buffer, size_t *length,
4937                 loff_t *ppos)
4938 {
4939         char *str;
4940         int ret;
4941
4942         if (!write)
4943                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4944         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
4945         if (IS_ERR(str))
4946                 return PTR_ERR(str);
4947
4948         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
4949         kfree(str);
4950         return ret;
4951 }
4952
4953
4954 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4955 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4956
4957 /**
4958  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4959  * @node: node whose fallback list we're appending
4960  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4961  *
4962  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4963  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4964  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4965  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4966  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4967  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4968  * on them otherwise.
4969  * It returns -1 if no node is found.
4970  */
4971 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4972 {
4973         int n, val;
4974         int min_val = INT_MAX;
4975         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4976         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4977
4978         /* Use the local node if we haven't already */
4979         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4980                 node_set(node, *used_node_mask);
4981                 return node;
4982         }
4983
4984         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4985
4986                 /* Don't want a node to appear more than once */
4987                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4988                         continue;
4989
4990                 /* Use the distance array to find the distance */
4991                 val = node_distance(node, n);
4992
4993                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4994                 val += (n < node);
4995
4996                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4997                 tmp = cpumask_of_node(n);
4998                 if (!cpumask_empty(tmp))
4999                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5000
5001                 /* Slight preference for less loaded node */
5002                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5003                 val += node_load[n];
5004
5005                 if (val < min_val) {
5006                         min_val = val;
5007                         best_node = n;
5008                 }
5009         }
5010
5011         if (best_node >= 0)
5012                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5013
5014         return best_node;
5015 }
5016
5017
5018 /*
5019  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5020  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5021  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5022  */
5023 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5024                 unsigned nr_nodes)
5025 {
5026         struct zoneref *zonerefs;
5027         int i;
5028
5029         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5030
5031         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5032                 int nr_zones;
5033
5034                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5035
5036                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5037                 zonerefs += nr_zones;
5038         }
5039         zonerefs->zone = NULL;
5040         zonerefs->zone_idx = 0;
5041 }
5042
5043 /*
5044  * Build gfp_thisnode zonelists
5045  */
5046 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5047 {
5048         struct zoneref *zonerefs;
5049         int nr_zones;
5050
5051         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5052         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5053         zonerefs += nr_zones;
5054         zonerefs->zone = NULL;
5055         zonerefs->zone_idx = 0;
5056 }
5057
5058 /*
5059  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5060  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5061  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5062  * may still exist in local DMA zone.
5063  */
5064
5065 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5066 {
5067         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5068         int node, load, nr_nodes = 0;
5069         nodemask_t used_mask;
5070         int local_node, prev_node;
5071
5072         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5073         local_node = pgdat->node_id;
5074         load = nr_online_nodes;
5075         prev_node = local_node;
5076         nodes_clear(used_mask);
5077
5078         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5079         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5080                 /*
5081                  * We don't want to pressure a particular node.
5082                  * So adding penalty to the first node in same
5083                  * distance group to make it round-robin.
5084                  */
5085                 if (node_distance(local_node, node) !=
5086                     node_distance(local_node, prev_node))
5087                         node_load[node] = load;
5088
5089                 node_order[nr_nodes++] = node;
5090                 prev_node = node;
5091                 load--;
5092         }
5093
5094         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5095         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5096 }
5097
5098 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5099 /*
5100  * Return node id of node used for "local" allocations.
5101  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5102  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5103  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5104  */
5105 int local_memory_node(int node)
5106 {
5107         struct zoneref *z;
5108
5109         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5110                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5111                                    NULL);
5112         return z->zone->node;
5113 }
5114 #endif
5115
5116 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5117 static void setup_min_slab_ratio(void);
5118 #else   /* CONFIG_NUMA */
5119
5120 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5121 {
5122         int node, local_node;
5123         struct zoneref *zonerefs;
5124         int nr_zones;
5125
5126         local_node = pgdat->node_id;
5127
5128         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5129         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5130         zonerefs += nr_zones;
5131
5132         /*
5133          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5134          * of all the other nodes.
5135          * We don't want to pressure a particular node, so when
5136          * building the zones for node N, we make sure that the
5137          * zones coming right after the local ones are those from
5138          * node N+1 (modulo N)
5139          */
5140         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5141                 if (!node_online(node))
5142                         continue;
5143                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5144                 zonerefs += nr_zones;
5145         }
5146         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5147                 if (!node_online(node))
5148                         continue;
5149                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5150                 zonerefs += nr_zones;
5151         }
5152
5153         zonerefs->zone = NULL;
5154         zonerefs->zone_idx = 0;
5155 }
5156
5157 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5158
5159 /*
5160  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5161  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5162  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5163  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5164  * with interrupts disabled.
5165  *
5166  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5167  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5168  * hotplugged processors.
5169  *
5170  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5171  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5172  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5173  */
5174 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5175 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5176 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5177
5178 static void __build_all_zonelists(void *data)
5179 {
5180         int nid;
5181         int __maybe_unused cpu;
5182         pg_data_t *self = data;
5183         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5184
5185         spin_lock(&lock);
5186
5187 #ifdef CONFIG_NUMA
5188         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5189 #endif
5190
5191         /*
5192          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5193          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5194          */
5195         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5196                 build_zonelists(self);
5197         } else {
5198                 for_each_online_node(nid) {
5199                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5200
5201                         build_zonelists(pgdat);
5202                 }
5203
5204 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5205                 /*
5206                  * We now know the "local memory node" for each node--
5207                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5208                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5209                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5210                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5211                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5212                  */
5213                 for_each_online_cpu(cpu)
5214                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5215 #endif
5216         }
5217
5218         spin_unlock(&lock);
5219 }
5220
5221 static noinline void __init
5222 build_all_zonelists_init(void)
5223 {
5224         int cpu;
5225
5226         __build_all_zonelists(NULL);
5227
5228         /*
5229          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5230          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5231          * each zone will be allocated later when the per cpu
5232          * allocator is available.
5233          *
5234          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5235          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5236          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5237          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5238          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5239          * (a chicken-egg dilemma).
5240          */
5241         for_each_possible_cpu(cpu)
5242                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5243
5244         mminit_verify_zonelist();
5245         cpuset_init_current_mems_allowed();
5246 }
5247
5248 /*
5249  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5250  *
5251  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5252  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5253  */
5254 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5255 {
5256         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5257                 build_all_zonelists_init();
5258         } else {
5259                 __build_all_zonelists(pgdat);
5260                 /* cpuset refresh routine should be here */
5261         }
5262         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5263         /*
5264          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5265          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5266          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5267          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5268          * disabled and enable it later
5269          */
5270         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5271                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5272         else
5273                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5274
5275         pr_info("Built %i zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5276                 nr_online_nodes,
5277                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5278                 vm_total_pages);
5279 #ifdef CONFIG_NUMA
5280         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5281 #endif
5282 }
5283
5284 /*
5285  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5286  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5287  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5288  */
5289 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5290                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5291 {
5292         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5293         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5294         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5295         unsigned long pfn;
5296         unsigned long nr_initialised = 0;
5297 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5298         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5299 #endif
5300
5301         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5302                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5303
5304         /*
5305          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5306          * memory
5307          */
5308         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5309                 start_pfn += altmap->reserve;
5310
5311         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5312                 /*
5313                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5314                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5315                  */
5316                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5317                         goto not_early;
5318
5319                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5320 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5321                         /*
5322                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5323                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5324                          * on our next iteration of the loop.
5325                          */
5326                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5327 #endif
5328                         continue;
5329                 }
5330                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5331                         continue;
5332                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5333                         break;
5334
5335 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5336                 /*
5337                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5338                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5339                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5340                  */
5341                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5342                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5343                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5344                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5345                                                 break;
5346                                 r = tmp;
5347                         }
5348                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5349                             memblock_is_mirror(r)) {
5350                                 /* already initialized as NORMAL */
5351                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5352                                 continue;
5353                         }
5354                 }
5355 #endif
5356
5357 not_early:
5358                 /*
5359                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5360                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5361                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5362                  * the address space during boot when many long-lived
5363                  * kernel allocations are made.
5364                  *
5365                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5366                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5367                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5368                  * pfn out of zone.
5369                  */
5370                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5371                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5372
5373                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5374                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5375                         cond_resched();
5376                 } else {
5377                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5378                 }
5379         }
5380 }
5381
5382 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5383 {
5384         unsigned int order, t;
5385         for_each_migratetype_order(order, t) {
5386                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5387                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5388         }
5389 }
5390
5391 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5392 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5393         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5394 #endif
5395
5396 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5397 {
5398 #ifdef CONFIG_MMU
5399         int batch;
5400
5401         /*
5402          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5403          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5404          *
5405          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5406          */
5407         batch = zone->managed_pages / 1024;
5408         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5409                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5410         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5411         if (batch < 1)
5412                 batch = 1;
5413
5414         /*
5415          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5416          * of 2 value was found to be more likely to have
5417          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5418          *
5419          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5420          * batches of pages, one task can end up with a lot
5421          * of pages of one half of the possible page colors
5422          * and the other with pages of the other colors.
5423          */
5424         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5425
5426         return batch;
5427
5428 #else
5429         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5430          * conditions.
5431          *
5432          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5433          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5434          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5435          *
5436          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5437          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5438          * can be a significant delay between the individual batches being
5439          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5440          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5441          */
5442         return 0;
5443 #endif
5444 }
5445
5446 /*
5447  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5448  * ->batch must never be higher then ->high.
5449  * The following function updates them in a safe manner without read side
5450  * locking.
5451  *
5452  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5453  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5454  *
5455  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5456  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5457  * exist).
5458  */
5459 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5460                 unsigned long batch)
5461 {
5462        /* start with a fail safe value for batch */
5463         pcp->batch = 1;
5464         smp_wmb();
5465
5466        /* Update high, then batch, in order */
5467         pcp->high = high;
5468         smp_wmb();
5469
5470         pcp->batch = batch;
5471 }
5472
5473 /* a companion to pageset_set_high() */
5474 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5475 {
5476         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5477 }
5478
5479 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5480 {
5481         struct per_cpu_pages *pcp;
5482         int migratetype;
5483
5484         memset(p, 0, sizeof(*p));
5485
5486         pcp = &p->pcp;
5487         pcp->count = 0;
5488         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5489                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5490 }
5491
5492 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5493 {
5494         pageset_init(p);
5495         pageset_set_batch(p, batch);
5496 }
5497
5498 /*
5499  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5500  * to the value high for the pageset p.
5501  */
5502 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5503                                 unsigned long high)
5504 {
5505         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5506         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5507                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5508
5509         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5510 }
5511
5512 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5513                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5514 {
5515         if (percpu_pagelist_fraction)
5516                 pageset_set_high(pcp,
5517                         (zone->managed_pages /
5518                                 percpu_pagelist_fraction));
5519         else
5520                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5521 }
5522
5523 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5524 {
5525         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5526
5527         pageset_init(pcp);
5528         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5529 }
5530
5531 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5532 {
5533         int cpu;
5534         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5535         for_each_possible_cpu(cpu)
5536                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5537 }
5538
5539 /*
5540  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5541  * Before this call only boot pagesets were available.
5542  */
5543 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5544 {
5545         struct pglist_data *pgdat;
5546         struct zone *zone;
5547
5548         for_each_populated_zone(zone)
5549                 setup_zone_pageset(zone);
5550
5551         for_each_online_pgdat(pgdat)
5552                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5553                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5554 }
5555
5556 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5557 {
5558         /*
5559          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5560          * relies on the ability of the linker to provide the
5561          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5562          */
5563         zone->pageset = &boot_pageset;
5564
5565         if (populated_zone(zone))
5566                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5567                         zone->name, zone->present_pages,
5568                                          zone_batchsize(zone));
5569 }
5570
5571 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5572                                         unsigned long zone_start_pfn,
5573                                         unsigned long size)
5574 {
5575         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5576
5577         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5578
5579         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5580
5581         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5582                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5583                         pgdat->node_id,
5584                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5585                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5586
5587         zone_init_free_lists(zone);
5588         zone->initialized = 1;
5589 }
5590
5591 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5592 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5593
5594 /*
5595  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5596  */
5597 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5598                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5599 {
5600         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5601         int nid;
5602
5603         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5604                 return state->last_nid;
5605
5606         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5607         if (nid != -1) {
5608                 state->last_start = start_pfn;
5609                 state->last_end = end_pfn;
5610                 state->last_nid = nid;
5611         }
5612
5613         return nid;
5614 }
5615 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5616
5617 /**
5618  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5619  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5620  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5621  *
5622  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5623  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5624  * memblock_free_early_nid() manually.
5625  */
5626 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5627 {
5628         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5629         int i, this_nid;
5630
5631         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5632                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5633                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5634
5635                 if (start_pfn < end_pfn)
5636                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5637                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5638                                         this_nid);
5639         }
5640 }
5641
5642 /**
5643  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5644  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5645  *
5646  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5647  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5648  */
5649 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5650 {
5651         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5652         int i, this_nid;
5653
5654         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5655                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5656 }
5657
5658 /**
5659  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5660  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5661  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5662  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5663  *
5664  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5665  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5666  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5667  * PFNs will be 0.
5668  */
5669 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5670                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5671 {
5672         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5673         int i;
5674
5675         *start_pfn = -1UL;
5676         *end_pfn = 0;
5677
5678         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5679                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5680                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5681         }
5682
5683         if (*start_pfn == -1UL)
5684                 *start_pfn = 0;
5685 }
5686
5687 /*
5688  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5689  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5690  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5691  */
5692 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5693 {
5694         int zone_index;
5695         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5696                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5697                         continue;
5698
5699                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5700                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5701                         break;
5702         }
5703
5704         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5705         movable_zone = zone_index;
5706 }
5707
5708 /*
5709  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5710  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5711  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5712  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5713  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5714  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5715  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5716  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5717  */
5718 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5719                                         unsigned long zone_type,
5720                                         unsigned long node_start_pfn,
5721                                         unsigned long node_end_pfn,
5722                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5723                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5724 {
5725         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5726         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5727                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5728                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5729                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5730                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5731                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5732
5733                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5734                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5735                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5736                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5737                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5738
5739                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5740                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5741                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5742         }
5743 }
5744
5745 /*
5746  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5747  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5748  */
5749 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5750                                         unsigned long zone_type,
5751                                         unsigned long node_start_pfn,
5752                                         unsigned long node_end_pfn,
5753                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5754                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5755                                         unsigned long *ignored)
5756 {
5757         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5758         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5759                 return 0;
5760
5761         /* Get the start and end of the zone */
5762         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5763         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5764         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5765                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5766                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5767
5768         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5769         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5770                 return 0;
5771
5772         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5773         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5774         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5775
5776         /* Return the spanned pages */
5777         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5778 }
5779
5780 /*
5781  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5782  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5783  */
5784 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5785                                 unsigned long range_start_pfn,
5786                                 unsigned long range_end_pfn)
5787 {
5788         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5789         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5790         int i;
5791
5792         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5793                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5794                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5795                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5796         }
5797         return nr_absent;
5798 }
5799
5800 /**
5801  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5802  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5803  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5804  *
5805  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5806  */
5807 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5808                                                         unsigned long end_pfn)
5809 {
5810         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5811 }
5812
5813 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5814 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5815                                         unsigned long zone_type,
5816                                         unsigned long node_start_pfn,
5817                                         unsigned long node_end_pfn,
5818                                         unsigned long *ignored)
5819 {
5820         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5821         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5822         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5823         unsigned long nr_absent;
5824
5825         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5826         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5827                 return 0;
5828
5829         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5830         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5831
5832         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5833                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5834                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5835         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5836
5837         /*
5838          * ZONE_MOVABLE handling.
5839          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5840          * and vice versa.
5841          */
5842         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5843                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5844                 struct memblock_region *r;
5845
5846                 for_each_memblock(memory, r) {
5847                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5848                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5849                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5850                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5851
5852                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5853                             memblock_is_mirror(r))
5854                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5855
5856                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5857                             !memblock_is_mirror(r))
5858                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5859                 }
5860         }
5861
5862         return nr_absent;
5863 }
5864
5865 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5866 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5867                                         unsigned long zone_type,
5868                                         unsigned long node_start_pfn,
5869                                         unsigned long node_end_pfn,
5870                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5871                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5872                                         unsigned long *zones_size)
5873 {
5874         unsigned int zone;
5875
5876         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5877         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5878                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5879
5880         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5881
5882         return zones_size[zone_type];
5883 }
5884
5885 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5886                                                 unsigned long zone_type,
5887                                                 unsigned long node_start_pfn,
5888                                                 unsigned long node_end_pfn,
5889                                                 unsigned long *zholes_size)
5890 {
5891         if (!zholes_size)
5892                 return 0;
5893
5894         return zholes_size[zone_type];
5895 }
5896
5897 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5898
5899 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5900                                                 unsigned long node_start_pfn,
5901                                                 unsigned long node_end_pfn,
5902                                                 unsigned long *zones_size,
5903                                                 unsigned long *zholes_size)
5904 {
5905         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5906         enum zone_type i;
5907
5908         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5909                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5910                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5911                 unsigned long size, real_size;
5912
5913                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5914                                                   node_start_pfn,
5915                                                   node_end_pfn,
5916                                                   &zone_start_pfn,
5917                                                   &zone_end_pfn,
5918                                                   zones_size);
5919                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5920                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5921                                                   zholes_size);
5922                 if (size)
5923                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5924                 else
5925                         zone->zone_start_pfn = 0;
5926                 zone->spanned_pages = size;
5927                 zone->present_pages = real_size;
5928
5929                 totalpages += size;
5930                 realtotalpages += real_size;
5931         }
5932
5933         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5934         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5935         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5936                                                         realtotalpages);
5937 }
5938
5939 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5940 /*
5941  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5942  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5943  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5944  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5945  * bytes.
5946  */
5947 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5948 {
5949         unsigned long usemapsize;
5950
5951         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5952         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5953         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5954         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5955         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5956
5957         return usemapsize / 8;
5958 }
5959
5960 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5961                                 struct zone *zone,
5962                                 unsigned long zone_start_pfn,
5963                                 unsigned long zonesize)
5964 {
5965         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5966         zone->pageblock_flags = NULL;
5967         if (usemapsize)
5968                 zone->pageblock_flags =
5969                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5970                                                          pgdat->node_id);
5971 }
5972 #else
5973 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5974                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5975 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5976
5977 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5978
5979 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5980 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5981 {
5982         unsigned int order;
5983
5984         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5985         if (pageblock_order)
5986                 return;
5987
5988         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5989                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5990         else
5991                 order = MAX_ORDER - 1;
5992
5993         /*
5994          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5995          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5996          * powerpc.
5997          */
5998         pageblock_order = order;
5999 }
6000 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6001
6002 /*
6003  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6004  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6005  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6006  * the kernel config
6007  */
6008 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6009 {
6010 }
6011
6012 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6013
6014 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6015                                                    unsigned long present_pages)
6016 {
6017         unsigned long pages = spanned_pages;
6018
6019         /*
6020          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6021          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6022          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6023          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6024          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6025          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6026          */
6027         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6028             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6029                 pages = present_pages;
6030
6031         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6032 }
6033
6034 /*
6035  * Set up the zone data structures:
6036  *   - mark all pages reserved
6037  *   - mark all memory queues empty
6038  *   - clear the memory bitmaps
6039  *
6040  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6041  */
6042 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6043 {
6044         enum zone_type j;
6045         int nid = pgdat->node_id;
6046
6047         pgdat_resize_init(pgdat);
6048 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6049         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6050         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6051         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6052 #endif
6053 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6054         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6055         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6056         pgdat->split_queue_len = 0;
6057 #endif
6058         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6059         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6060 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6061         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6062 #endif
6063         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6064         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6065         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6066
6067         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6068
6069         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6070                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6071                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6072                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6073
6074                 size = zone->spanned_pages;
6075                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6076
6077                 /*
6078                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6079                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6080                  * and per-cpu initialisations
6081                  */
6082                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6083                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6084                         if (freesize >= memmap_pages) {
6085                                 freesize -= memmap_pages;
6086                                 if (memmap_pages)
6087                                         printk(KERN_DEBUG
6088                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6089                                                zone_names[j], memmap_pages);
6090                         } else
6091                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6092                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6093                 }
6094
6095                 /* Account for reserved pages */
6096                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6097                         freesize -= dma_reserve;
6098                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6099                                         zone_names[0], dma_reserve);
6100                 }
6101
6102                 if (!is_highmem_idx(j))
6103                         nr_kernel_pages += freesize;
6104                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6105                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6106                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6107                 nr_all_pages += freesize;
6108
6109                 /*
6110                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6111                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6112                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6113                  */
6114                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6115 #ifdef CONFIG_NUMA
6116                 zone->node = nid;
6117 #endif
6118                 zone->name = zone_names[j];
6119                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6120                 spin_lock_init(&zone->lock);
6121                 zone_seqlock_init(zone);
6122                 zone_pcp_init(zone);
6123
6124                 if (!size)
6125                         continue;
6126
6127                 set_pageblock_order();
6128                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6129                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6130                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6131         }
6132 }
6133
6134 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6135 {
6136         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6137         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6138
6139         /* Skip empty nodes */
6140         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6141                 return;
6142
6143 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6144         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6145         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6146         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6147         if (!pgdat->node_mem_map) {
6148                 unsigned long size, end;
6149                 struct page *map;
6150
6151                 /*
6152                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6153                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6154                  * for the buddy allocator to function correctly.
6155                  */
6156                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6157                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6158                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6159                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6160                 if (!map)
6161                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6162                                                                pgdat->node_id);
6163                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6164         }
6165 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6166         /*
6167          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6168          */
6169         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6170                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6171 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6172                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6173                         mem_map -= offset;
6174 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6175         }
6176 #endif
6177 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6178 }
6179
6180 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6181                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6182 {
6183         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6184         unsigned long start_pfn = 0;
6185         unsigned long end_pfn = 0;
6186
6187         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6188         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6189
6190         pgdat->node_id = nid;
6191         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6192         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6193 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6194         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6195         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6196                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6197                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6198 #else
6199         start_pfn = node_start_pfn;
6200 #endif
6201         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6202                                   zones_size, zholes_size);
6203
6204         alloc_node_mem_map(pgdat);
6205 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6206         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6207                 nid, (unsigned long)pgdat,
6208                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6209 #endif
6210
6211         reset_deferred_meminit(pgdat);
6212         free_area_init_core(pgdat);
6213 }
6214
6215 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6216
6217 #if MAX_NUMNODES > 1
6218 /*
6219  * Figure out the number of possible node ids.
6220  */
6221 void __init setup_nr_node_ids(void)
6222 {
6223         unsigned int highest;
6224
6225         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6226         nr_node_ids = highest + 1;
6227 }
6228 #endif
6229
6230 /**
6231  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6232  *
6233  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6234  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6235  * all the nodes.
6236  *
6237  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6238  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6239  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6240  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6241  *
6242  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6243  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6244  * populated node map.
6245  *
6246  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6247  * requirement (single node).
6248  */
6249 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6250 {
6251         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6252         unsigned long start, end, mask;
6253         int last_nid = -1;
6254         int i, nid;
6255
6256         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6257                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6258                         last_nid = nid;
6259                         last_end = end;
6260                         continue;
6261                 }
6262
6263                 /*
6264                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6265                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6266                  * too coarse to separate the current node from the last.
6267                  */
6268                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6269                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6270                         mask <<= 1;
6271
6272                 /* accumulate all internode masks */
6273                 accl_mask |= mask;
6274         }
6275
6276         /* convert mask to number of pages */
6277         return ~accl_mask + 1;
6278 }
6279
6280 /* Find the lowest pfn for a node */
6281 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6282 {
6283         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6284         unsigned long start_pfn;
6285         int i;
6286
6287         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6288                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6289
6290         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6291                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6292                 return 0;
6293         }
6294
6295         return min_pfn;
6296 }
6297
6298 /**
6299  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6300  *
6301  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6302  * memblock_set_node().
6303  */
6304 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6305 {
6306         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6307 }
6308
6309 /*
6310  * early_calculate_totalpages()
6311  * Sum pages in active regions for movable zone.
6312  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6313  */
6314 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6315 {
6316         unsigned long totalpages = 0;
6317         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6318         int i, nid;
6319
6320         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6321                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6322
6323                 totalpages += pages;
6324                 if (pages)
6325                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6326         }
6327         return totalpages;
6328 }
6329
6330 /*
6331  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6332  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6333  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6334  * others
6335  */
6336 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6337 {
6338         int i, nid;
6339         unsigned long usable_startpfn;
6340         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6341         /* save the state before borrow the nodemask */
6342         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6343         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6344         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6345         struct memblock_region *r;
6346
6347         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6348         find_usable_zone_for_movable();
6349
6350         /*
6351          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6352          * options.
6353          */
6354         if (movable_node_is_enabled()) {
6355                 for_each_memblock(memory, r) {
6356                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6357                                 continue;
6358
6359                         nid = r->nid;
6360
6361                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6362                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6363                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6364                                 usable_startpfn;
6365                 }
6366
6367                 goto out2;
6368         }
6369
6370         /*
6371          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6372          */
6373         if (mirrored_kernelcore) {
6374                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6375
6376                 for_each_memblock(memory, r) {
6377                         if (memblock_is_mirror(r))
6378                                 continue;
6379
6380                         nid = r->nid;
6381
6382                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6383
6384                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6385                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6386                                 continue;
6387                         }
6388
6389                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6390                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6391                                 usable_startpfn;
6392                 }
6393
6394                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6395                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6396
6397                 goto out2;
6398         }
6399
6400         /*
6401          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6402          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6403          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6404          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6405          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6406          * what movablecore would have allowed.
6407          */
6408         if (required_movablecore) {
6409                 unsigned long corepages;
6410
6411                 /*
6412                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6413                  * was requested by the user
6414                  */
6415                 required_movablecore =
6416                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6417                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6418                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6419
6420                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6421         }
6422
6423         /*
6424          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6425          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6426          */
6427         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6428                 goto out;
6429
6430         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6431         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6432
6433 restart:
6434         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6435         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6436         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6437                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6438
6439                 /*
6440                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6441                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6442                  * amount of memory for the kernel
6443                  */
6444                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6445                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6446
6447                 /*
6448                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6449                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6450                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6451                  */
6452                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6453
6454                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6455                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6456                         unsigned long size_pages;
6457
6458                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6459                         if (start_pfn >= end_pfn)
6460                                 continue;
6461
6462                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6463                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6464                                 unsigned long kernel_pages;
6465                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6466                                                                 - start_pfn;
6467
6468                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6469                                                         kernelcore_remaining);
6470                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6471                                                         required_kernelcore);
6472
6473                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6474                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6475
6476                                         /*
6477                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6478                                          * that if we have to rebalance
6479                                          * kernelcore across nodes, we will
6480                                          * not double account here
6481                                          */
6482                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6483                                         continue;
6484                                 }
6485                                 start_pfn = usable_startpfn;
6486                         }
6487
6488                         /*
6489                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6490                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6491                          * number of pages used as kernelcore
6492                          */
6493                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6494                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6495                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6496                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6497
6498                         /*
6499                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6500                          * break if the kernelcore for this node has been
6501                          * satisfied
6502                          */
6503                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6504                                                                 size_pages);
6505                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6506                         if (!kernelcore_remaining)
6507                                 break;
6508                 }
6509         }
6510
6511         /*
6512          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6513          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6514          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6515          * satisfied
6516          */
6517         usable_nodes--;
6518         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6519                 goto restart;
6520
6521 out2:
6522         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6523         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6524                 zone_movable_pfn[nid] =
6525                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6526
6527 out:
6528         /* restore the node_state */
6529         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6530 }
6531
6532 /* Any regular or high memory on that node ? */
6533 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6534 {
6535         enum zone_type zone_type;
6536
6537         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6538                 return;
6539
6540         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6541                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6542                 if (populated_zone(zone)) {
6543                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6544                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6545                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6546                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6547                         break;
6548                 }
6549         }
6550 }
6551
6552 /**
6553  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6554  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6555  *
6556  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6557  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6558  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6559  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6560  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6561  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6562  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6563  * at arch_max_dma_pfn.
6564  */
6565 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6566 {
6567         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6568         int i, nid;
6569
6570         /* Record where the zone boundaries are */
6571         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6572                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6573         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6574                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6575
6576         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6577
6578         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6579                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6580                         continue;
6581
6582                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6583                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6584                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6585
6586                 start_pfn = end_pfn;
6587         }
6588
6589         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6590         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6591         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6592
6593         /* Print out the zone ranges */
6594         pr_info("Zone ranges:\n");
6595         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6596                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6597                         continue;
6598                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6599                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6600                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6601                         pr_cont("empty\n");
6602                 else
6603                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6604                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6605                                         << PAGE_SHIFT,
6606                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6607                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6608         }
6609
6610         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6611         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6612         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6613                 if (zone_movable_pfn[i])
6614                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6615                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6616         }
6617
6618         /* Print out the early node map */
6619         pr_info("Early memory node ranges\n");
6620         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6621                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6622                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6623                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6624
6625         /* Initialise every node */
6626         mminit_verify_pageflags_layout();
6627         setup_nr_node_ids();
6628         for_each_online_node(nid) {
6629                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6630                 free_area_init_node(nid, NULL,
6631                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6632
6633                 /* Any memory on that node */
6634                 if (pgdat->node_present_pages)
6635                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6636                 check_for_memory(pgdat, nid);
6637         }
6638 }
6639
6640 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6641 {
6642         unsigned long long coremem;
6643         if (!p)
6644                 return -EINVAL;
6645
6646         coremem = memparse(p, &p);
6647         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6648
6649         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6650         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6651
6652         return 0;
6653 }
6654
6655 /*
6656  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6657  * cannot be reclaimed or migrated.
6658  */
6659 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6660 {
6661         /* parse kernelcore=mirror */
6662         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6663                 mirrored_kernelcore = true;
6664                 return 0;
6665         }
6666
6667         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6668 }
6669
6670 /*
6671  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6672  * can be reclaimed or migrated.
6673  */
6674 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6675 {
6676         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6677 }
6678
6679 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6680 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6681
6682 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6683
6684 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6685 {
6686         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6687         page_zone(page)->managed_pages += count;
6688         totalram_pages += count;
6689 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6690         if (PageHighMem(page))
6691                 totalhigh_pages += count;
6692 #endif
6693         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6694 }
6695 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6696
6697 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6698 {
6699         void *pos;
6700         unsigned long pages = 0;
6701
6702         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6703         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6704         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6705                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6706                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6707                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6708         }
6709
6710         if (pages && s)
6711                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6712                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6713
6714         return pages;
6715 }
6716 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6717
6718 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6719 void free_highmem_page(struct page *page)
6720 {
6721         __free_reserved_page(page);
6722         totalram_pages++;
6723         page_zone(page)->managed_pages++;
6724         totalhigh_pages++;
6725 }
6726 #endif
6727
6728
6729 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6730 {
6731         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6732         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6733
6734         physpages = get_num_physpages();
6735         codesize = _etext - _stext;
6736         datasize = _edata - _sdata;
6737         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6738         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6739         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6740         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6741
6742         /*
6743          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6744          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6745          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6746          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6747          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6748          */
6749 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6750         do { \
6751                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6752                         size -= adj; \
6753         } while (0)
6754
6755         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6756                      _sinittext, init_code_size);
6757         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6758         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6759         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6760         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6761
6762 #undef  adj_init_size
6763
6764         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6765 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6766                 ", %luK highmem"
6767 #endif
6768                 "%s%s)\n",
6769                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6770                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6771                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6772                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6773                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6774                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6775 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6776                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6777 #endif
6778                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6779 }
6780
6781 /**
6782  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6783  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6784  *
6785  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6786  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6787  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6788  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6789  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6790  * smaller per-cpu batchsize.
6791  */
6792 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6793 {
6794         dma_reserve = new_dma_reserve;
6795 }
6796
6797 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6798 {
6799         free_area_init_node(0, zones_size,
6800                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6801 }
6802
6803 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6804 {
6805
6806         lru_add_drain_cpu(cpu);
6807         drain_pages(cpu);
6808
6809         /*
6810          * Spill the event counters of the dead processor
6811          * into the current processors event counters.
6812          * This artificially elevates the count of the current
6813          * processor.
6814          */
6815         vm_events_fold_cpu(cpu);
6816
6817         /*
6818          * Zero the differential counters of the dead processor
6819          * so that the vm statistics are consistent.
6820          *
6821          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6822          * race with what we are doing.
6823          */
6824         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6825         return 0;
6826 }
6827
6828 void __init page_alloc_init(void)
6829 {
6830         int ret;
6831
6832         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6833                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6834                                         page_alloc_cpu_dead);
6835         WARN_ON(ret < 0);
6836 }
6837
6838 /*
6839  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6840  *      or min_free_kbytes changes.
6841  */
6842 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6843 {
6844         struct pglist_data *pgdat;
6845         unsigned long reserve_pages = 0;
6846         enum zone_type i, j;
6847
6848         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6849
6850                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6851
6852                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6853                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6854                         long max = 0;
6855
6856                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6857                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6858                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6859                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6860                         }
6861
6862                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6863                         max += high_wmark_pages(zone);
6864
6865                         if (max > zone->managed_pages)
6866                                 max = zone->managed_pages;
6867
6868                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6869
6870                         reserve_pages += max;
6871                 }
6872         }
6873         totalreserve_pages = reserve_pages;
6874 }
6875
6876 /*
6877  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6878  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6879  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6880  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6881  */
6882 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6883 {
6884         struct pglist_data *pgdat;
6885         enum zone_type j, idx;
6886
6887         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6888                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6889                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6890                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6891
6892                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6893
6894                         idx = j;
6895                         while (idx) {
6896                                 struct zone *lower_zone;
6897
6898                                 idx--;
6899
6900                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6901                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6902
6903                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6904                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6905                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6906                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6907                         }
6908                 }
6909         }
6910
6911         /* update totalreserve_pages */
6912         calculate_totalreserve_pages();
6913 }
6914
6915 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6916 {
6917         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6918         unsigned long lowmem_pages = 0;
6919         struct zone *zone;
6920         unsigned long flags;
6921
6922         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6923         for_each_zone(zone) {
6924                 if (!is_highmem(zone))
6925                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6926         }
6927
6928         for_each_zone(zone) {
6929                 u64 tmp;
6930
6931                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6932                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6933                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6934                 if (is_highmem(zone)) {
6935                         /*
6936                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6937                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6938                          * value here.
6939                          *
6940                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6941                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6942                          * not be capped for highmem.
6943                          */
6944                         unsigned long min_pages;
6945
6946                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6947                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6948                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6949                 } else {
6950                         /*
6951                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6952                          * proportionate to the zone's size.
6953                          */
6954                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6955                 }
6956
6957                 /*
6958                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6959                  * scale factor in proportion to available memory, but
6960                  * ensure a minimum size on small systems.
6961                  */
6962                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6963                             mult_frac(zone->managed_pages,
6964                                       watermark_scale_factor, 10000));
6965
6966                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6967                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6968
6969                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6970         }
6971
6972         /* update totalreserve_pages */
6973         calculate_totalreserve_pages();
6974 }
6975
6976 /**
6977  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6978  * or when memory is hot-{added|removed}
6979  *
6980  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6981  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6982  */
6983 void setup_per_zone_wmarks(void)
6984 {
6985         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
6986
6987         spin_lock(&lock);
6988         __setup_per_zone_wmarks();
6989         spin_unlock(&lock);
6990 }
6991
6992 /*
6993  * Initialise min_free_kbytes.
6994  *
6995  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6996  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6997  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6998  *
6999  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7000  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7001  *
7002  * which yields
7003  *
7004  * 16MB:        512k
7005  * 32MB:        724k
7006  * 64MB:        1024k
7007  * 128MB:       1448k
7008  * 256MB:       2048k
7009  * 512MB:       2896k
7010  * 1024MB:      4096k
7011  * 2048MB:      5792k
7012  * 4096MB:      8192k
7013  * 8192MB:      11584k
7014  * 16384MB:     16384k
7015  */
7016 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7017 {
7018         unsigned long lowmem_kbytes;
7019         int new_min_free_kbytes;
7020
7021         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7022         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7023
7024         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7025                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7026                 if (min_free_kbytes < 128)
7027                         min_free_kbytes = 128;
7028                 if (min_free_kbytes > 65536)
7029                         min_free_kbytes = 65536;
7030         } else {
7031                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7032                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7033         }
7034         setup_per_zone_wmarks();
7035         refresh_zone_stat_thresholds();
7036         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7037
7038 #ifdef CONFIG_NUMA
7039         setup_min_unmapped_ratio();
7040         setup_min_slab_ratio();
7041 #endif
7042
7043         return 0;
7044 }
7045 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7046
7047 /*
7048  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7049  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7050  *      changes.
7051  */
7052 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7053         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7054 {
7055         int rc;
7056
7057         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7058         if (rc)
7059                 return rc;
7060
7061         if (write) {
7062                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7063                 setup_per_zone_wmarks();
7064         }
7065         return 0;
7066 }
7067
7068 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7069         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7070 {
7071         int rc;
7072
7073         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7074         if (rc)
7075                 return rc;
7076
7077         if (write)
7078                 setup_per_zone_wmarks();
7079
7080         return 0;
7081 }
7082
7083 #ifdef CONFIG_NUMA
7084 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7085 {
7086         pg_data_t *pgdat;
7087         struct zone *zone;
7088
7089         for_each_online_pgdat(pgdat)
7090                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7091
7092         for_each_zone(zone)
7093                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7094                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7095 }
7096
7097
7098 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7099         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7100 {
7101         int rc;
7102
7103         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7104         if (rc)
7105                 return rc;
7106
7107         setup_min_unmapped_ratio();
7108
7109         return 0;
7110 }
7111
7112 static void setup_min_slab_ratio(void)
7113 {
7114         pg_data_t *pgdat;
7115         struct zone *zone;
7116
7117         for_each_online_pgdat(pgdat)
7118                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7119
7120         for_each_zone(zone)
7121                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7122                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7123 }
7124
7125 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7126         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7127 {
7128         int rc;
7129
7130         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7131         if (rc)
7132                 return rc;
7133
7134         setup_min_slab_ratio();
7135
7136         return 0;
7137 }
7138 #endif
7139
7140 /*
7141  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7142  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7143  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7144  *
7145  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7146  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7147  * if in function of the boot time zone sizes.
7148  */
7149 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7150         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7151 {
7152         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7153         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7154         return 0;
7155 }
7156
7157 /*
7158  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7159  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7160  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7161  */
7162 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7163         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7164 {
7165         struct zone *zone;
7166         int old_percpu_pagelist_fraction;
7167         int ret;
7168
7169         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7170         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7171
7172         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7173         if (!write || ret < 0)
7174                 goto out;
7175
7176         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7177         if (percpu_pagelist_fraction &&
7178             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7179                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7180                 ret = -EINVAL;
7181                 goto out;
7182         }
7183
7184         /* No change? */
7185         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7186                 goto out;
7187
7188         for_each_populated_zone(zone) {
7189                 unsigned int cpu;
7190
7191                 for_each_possible_cpu(cpu)
7192                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7193                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7194         }
7195 out:
7196         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7197         return ret;
7198 }
7199
7200 #ifdef CONFIG_NUMA
7201 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7202
7203 static int __init set_hashdist(char *str)
7204 {
7205         if (!str)
7206                 return 0;
7207         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7208         return 1;
7209 }
7210 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7211 #endif
7212
7213 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7214 /*
7215  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7216  * is not known to alloc_large_system_hash().
7217  */
7218 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7219 {
7220         return 0;
7221 }
7222 #endif
7223
7224 /*
7225  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7226  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7227  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7228  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7229  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7230  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7231  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7232  */
7233 #if __BITS_PER_LONG > 32
7234 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7235 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7236 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7237 #endif
7238
7239 /*
7240  * allocate a large system hash table from bootmem
7241  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7242  *   quantity of entries
7243  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7244  */
7245 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7246                                      unsigned long bucketsize,
7247                                      unsigned long numentries,
7248                                      int scale,
7249                                      int flags,
7250                                      unsigned int *_hash_shift,
7251                                      unsigned int *_hash_mask,
7252                                      unsigned long low_limit,
7253                                      unsigned long high_limit)
7254 {
7255         unsigned long long max = high_limit;
7256         unsigned long log2qty, size;
7257         void *table = NULL;
7258         gfp_t gfp_flags;
7259
7260         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7261         if (!numentries) {
7262                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7263                 numentries = nr_kernel_pages;
7264                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7265
7266                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7267                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7268                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7269
7270 #if __BITS_PER_LONG > 32
7271                 if (!high_limit) {
7272                         unsigned long adapt;
7273
7274                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7275                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7276                                 scale++;
7277                 }
7278 #endif
7279
7280                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7281                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7282                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7283                 else
7284                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7285
7286                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7287                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7288                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7289                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7290                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7291                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7292                                 BUG_ON(!numentries);
7293                         }
7294                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7295                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7296         }
7297         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7298
7299         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7300         if (max == 0) {
7301                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7302                 do_div(max, bucketsize);
7303         }
7304         max = min(max, 0x80000000ULL);
7305
7306         if (numentries < low_limit)
7307                 numentries = low_limit;
7308         if (numentries > max)
7309                 numentries = max;
7310
7311         log2qty = ilog2(numentries);
7312
7313         /*
7314          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7315          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7316          */
7317         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7318         do {
7319                 size = bucketsize << log2qty;
7320                 if (flags & HASH_EARLY)
7321                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7322                 else if (hashdist)
7323                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7324                 else {
7325                         /*
7326                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7327                          * some pages at the end of hash table which
7328                          * alloc_pages_exact() automatically does
7329                          */
7330                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7331                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7332                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7333                         }
7334                 }
7335         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7336
7337         if (!table)
7338                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7339
7340         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7341                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7342
7343         if (_hash_shift)
7344                 *_hash_shift = log2qty;
7345         if (_hash_mask)
7346                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7347
7348         return table;
7349 }
7350
7351 /*
7352  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7353  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7354  *
7355  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7356  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7357  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7358  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7359  */
7360 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7361                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7362 {
7363         unsigned long pfn, iter, found;
7364         int mt;
7365
7366         /*
7367          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7368          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7369          */
7370         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7371                 return false;
7372         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7373         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7374                 return false;
7375
7376         pfn = page_to_pfn(page);
7377         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7378                 unsigned long check = pfn + iter;
7379
7380                 if (!pfn_valid_within(check))
7381                         continue;
7382
7383                 page = pfn_to_page(check);
7384
7385                 /*
7386                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7387                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7388                  * handle each tail page individually in migration.
7389                  */
7390                 if (PageHuge(page)) {
7391                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7392                         continue;
7393                 }
7394
7395                 /*
7396                  * We can't use page_count without pin a page
7397                  * because another CPU can free compound page.
7398                  * This check already skips compound tails of THP
7399                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7400                  */
7401                 if (!page_ref_count(page)) {
7402                         if (PageBuddy(page))
7403                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7404                         continue;
7405                 }
7406
7407                 /*
7408                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7409                  * page_count() is not 0.
7410                  */
7411                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7412                         continue;
7413
7414                 if (__PageMovable(page))
7415                         continue;
7416
7417                 if (!PageLRU(page))
7418                         found++;
7419                 /*
7420                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7421                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7422                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7423                  */
7424                 /*
7425                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7426                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7427                  *
7428                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7429                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7430                  * page at boot.
7431                  */
7432                 if (found > count)
7433                         return true;
7434         }
7435         return false;
7436 }
7437
7438 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7439 {
7440         struct zone *zone;
7441         unsigned long pfn;
7442
7443         /*
7444          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7445          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7446          * the zone but still within the section.
7447          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7448          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7449          */
7450         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7451                 return false;
7452
7453         zone = page_zone(page);
7454         pfn = page_to_pfn(page);
7455         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7456                 return false;
7457
7458         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7459 }
7460
7461 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7462
7463 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7464 {
7465         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7466                              pageblock_nr_pages) - 1);
7467 }
7468
7469 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7470 {
7471         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7472                                 pageblock_nr_pages));
7473 }
7474
7475 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7476 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7477                                         unsigned long start, unsigned long end)
7478 {
7479         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7480         unsigned long nr_reclaimed;
7481         unsigned long pfn = start;
7482         unsigned int tries = 0;
7483         int ret = 0;
7484
7485         migrate_prep();
7486
7487         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7488                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7489                         ret = -EINTR;
7490                         break;
7491                 }
7492
7493                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7494                         cc->nr_migratepages = 0;
7495                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7496                         if (!pfn) {
7497                                 ret = -EINTR;
7498                                 break;
7499                         }
7500                         tries = 0;
7501                 } else if (++tries == 5) {
7502                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7503                         break;
7504                 }
7505
7506                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7507                                                         &cc->migratepages);
7508                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7509
7510                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7511                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7512         }
7513         if (ret < 0) {
7514                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7515                 return ret;
7516         }
7517         return 0;
7518 }
7519
7520 /**
7521  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7522  * @start:      start PFN to allocate
7523  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7524  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7525  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7526  *                      in range must have the same migratetype and it must
7527  *                      be either of the two.
7528  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7529  *
7530  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7531  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7532  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7533  * pages fall in.
7534  *
7535  * The PFN range must belong to a single zone.
7536  *
7537  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7538  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7539  * need to be freed with free_contig_range().
7540  */
7541 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7542                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7543 {
7544         unsigned long outer_start, outer_end;
7545         unsigned int order;
7546         int ret = 0;
7547
7548         struct compact_control cc = {
7549                 .nr_migratepages = 0,
7550                 .order = -1,
7551                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7552                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7553                 .ignore_skip_hint = true,
7554                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7555         };
7556         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7557
7558         /*
7559          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7560          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7561          * have different sizes, and due to the way page allocator
7562          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7563          * that page allocator won't try to merge buddies from
7564          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7565          * other migration type.
7566          *
7567          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7568          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7569          * we are interested in).  This will put all the pages in
7570          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7571          *
7572          * When this is done, we take the pages in range from page
7573          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7574          * page allocator will never consider using them.
7575          *
7576          * This lets us mark the pageblocks back as
7577          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7578          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7579          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7580          */
7581
7582         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7583                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7584                                        false);
7585         if (ret)
7586                 return ret;
7587
7588         /*
7589          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7590          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
7591          * which will report the busy page.
7592          *
7593          * It is possible that busy pages could become available before
7594          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
7595          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
7596          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
7597          */
7598         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7599         if (ret && ret != -EBUSY)
7600                 goto done;
7601         ret =0;
7602
7603         /*
7604          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7605          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7606          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7607          * What we are going to do is to allocate all pages from
7608          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7609          *
7610          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7611          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7612          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7613          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7614          * once this is done free the pages we are not interested in.
7615          *
7616          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7617          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7618          */
7619
7620         lru_add_drain_all();
7621         drain_all_pages(cc.zone);
7622
7623         order = 0;
7624         outer_start = start;
7625         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7626                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7627                         outer_start = start;
7628                         break;
7629                 }
7630                 outer_start &= ~0UL << order;
7631         }
7632
7633         if (outer_start != start) {
7634                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7635
7636                 /*
7637                  * outer_start page could be small order buddy page and
7638                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7639                  * in this case to report failed page properly
7640                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7641                  */
7642                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7643                         outer_start = start;
7644         }
7645
7646         /* Make sure the range is really isolated. */
7647         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7648                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7649                         __func__, outer_start, end);
7650                 ret = -EBUSY;
7651                 goto done;
7652         }
7653
7654         /* Grab isolated pages from freelists. */
7655         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7656         if (!outer_end) {
7657                 ret = -EBUSY;
7658                 goto done;
7659         }
7660
7661         /* Free head and tail (if any) */
7662         if (start != outer_start)
7663                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7664         if (end != outer_end)
7665                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7666
7667 done:
7668         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7669                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7670         return ret;
7671 }
7672
7673 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7674 {
7675         unsigned int count = 0;
7676
7677         for (; nr_pages--; pfn++) {
7678                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7679
7680                 count += page_count(page) != 1;
7681                 __free_page(page);
7682         }
7683         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7684 }
7685 #endif
7686
7687 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7688 /*
7689  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7690  * page high values need to be recalulated.
7691  */
7692 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7693 {
7694         unsigned cpu;
7695         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7696         for_each_possible_cpu(cpu)
7697                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7698                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7699         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7700 }
7701 #endif
7702
7703 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7704 {
7705         unsigned long flags;
7706         int cpu;
7707         struct per_cpu_pageset *pset;
7708
7709         /* avoid races with drain_pages()  */
7710         local_irq_save(flags);
7711         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7712                 for_each_online_cpu(cpu) {
7713                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7714                         drain_zonestat(zone, pset);
7715                 }
7716                 free_percpu(zone->pageset);
7717                 zone->pageset = &boot_pageset;
7718         }
7719         local_irq_restore(flags);
7720 }
7721
7722 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7723 /*
7724  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7725  * before calling this.
7726  */
7727 void
7728 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7729 {
7730         struct page *page;
7731         struct zone *zone;
7732         unsigned int order, i;
7733         unsigned long pfn;
7734         unsigned long flags;
7735         /* find the first valid pfn */
7736         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7737                 if (pfn_valid(pfn))
7738                         break;
7739         if (pfn == end_pfn)
7740                 return;
7741         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7742         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7743         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7744         pfn = start_pfn;
7745         while (pfn < end_pfn) {
7746                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7747                         pfn++;
7748                         continue;
7749                 }
7750                 page = pfn_to_page(pfn);
7751                 /*
7752                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7753                  * page_count() is not 0.
7754                  */
7755                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7756                         pfn++;
7757                         SetPageReserved(page);
7758                         continue;
7759                 }
7760
7761                 BUG_ON(page_count(page));
7762                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7763                 order = page_order(page);
7764 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7765                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7766                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7767 #endif
7768                 list_del(&page->lru);
7769                 rmv_page_order(page);
7770                 zone->free_area[order].nr_free--;
7771                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7772                         SetPageReserved((page+i));
7773                 pfn += (1 << order);
7774         }
7775         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7776 }
7777 #endif
7778
7779 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7780 {
7781         struct zone *zone = page_zone(page);
7782         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7783         unsigned long flags;
7784         unsigned int order;
7785
7786         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7787         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7788                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7789
7790                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7791                         break;
7792         }
7793         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7794
7795         return order < MAX_ORDER;
7796 }