a6972750e7c56ba88773e86cc3831441295c1754
[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/kasan.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <trace/events/oom.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/sched/mm.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67 #include <linux/ftrace.h>
68 #include <linux/lockdep.h>
69 #include <linux/nmi.h>
70
71 #include <asm/sections.h>
72 #include <asm/tlbflush.h>
73 #include <asm/div64.h>
74 #include "internal.h"
75
76 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
77 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
78 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
79
80 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
81 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
82 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
83 #endif
84
85 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
86
87 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
88 /*
89  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
90  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
91  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
92  * defined in <linux/topology.h>.
93  */
94 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
95 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
96 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
97 #endif
98
99 /* work_structs for global per-cpu drains */
100 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
101 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
102
103 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
104 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
105 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
106 #endif
107
108 /*
109  * Array of node states.
110  */
111 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
112         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
113         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
114 #ifndef CONFIG_NUMA
115         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
116 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
117         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
118 #endif
119         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
120         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
121 #endif  /* NUMA */
122 };
123 EXPORT_SYMBOL(node_states);
124
125 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
126 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
127
128 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
129 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
130 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
131
132 int percpu_pagelist_fraction;
133 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
134
135 /*
136  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
137  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
138  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
139  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
140  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
141  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
142  */
143 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
144 {
145         return page->index;
146 }
147
148 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
149 {
150         page->index = migratetype;
151 }
152
153 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
154 /*
155  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
156  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
157  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
158  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
159  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
160  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
161  */
162
163 static gfp_t saved_gfp_mask;
164
165 void pm_restore_gfp_mask(void)
166 {
167         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
168         if (saved_gfp_mask) {
169                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
170                 saved_gfp_mask = 0;
171         }
172 }
173
174 void pm_restrict_gfp_mask(void)
175 {
176         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
177         WARN_ON(saved_gfp_mask);
178         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
179         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
180 }
181
182 bool pm_suspended_storage(void)
183 {
184         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
185                 return false;
186         return true;
187 }
188 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
189
190 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
191 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
192 #endif
193
194 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
195
196 /*
197  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
198  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
199  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
200  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
201  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
202  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
203  *
204  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
205  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
206  */
207 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
208 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
209          256,
210 #endif
211 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
212          256,
213 #endif
214 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
215          32,
216 #endif
217          32,
218 };
219
220 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
221
222 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
223 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
224          "DMA",
225 #endif
226 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
227          "DMA32",
228 #endif
229          "Normal",
230 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
231          "HighMem",
232 #endif
233          "Movable",
234 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
235          "Device",
236 #endif
237 };
238
239 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
240         "Unmovable",
241         "Movable",
242         "Reclaimable",
243         "HighAtomic",
244 #ifdef CONFIG_CMA
245         "CMA",
246 #endif
247 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
248         "Isolate",
249 #endif
250 };
251
252 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
253         NULL,
254         free_compound_page,
255 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
256         free_huge_page,
257 #endif
258 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
259         free_transhuge_page,
260 #endif
261 };
262
263 int min_free_kbytes = 1024;
264 int user_min_free_kbytes = -1;
265 int watermark_scale_factor = 10;
266
267 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
268 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
269 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
270
271 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
272 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
273 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
274 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
275 static unsigned long __initdata required_movablecore;
276 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
277 static bool mirrored_kernelcore;
278
279 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
280 int movable_zone;
281 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
282 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
283
284 #if MAX_NUMNODES > 1
285 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
286 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
287 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
288 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
289 #endif
290
291 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
292
293 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
294
295 /*
296  * Determine how many pages need to be initialized during early boot
297  * (non-deferred initialization).
298  * The value of first_deferred_pfn will be set later, once non-deferred pages
299  * are initialized, but for now set it ULONG_MAX.
300  */
301 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
302 {
303         phys_addr_t start_addr, end_addr;
304         unsigned long max_pgcnt;
305         unsigned long reserved;
306
307         /*
308          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
309          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
310          */
311         max_pgcnt = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
312                         (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
313
314         /*
315          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
316          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
317          * memory to boot.
318          */
319         start_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn);
320         end_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn + max_pgcnt);
321         reserved = memblock_reserved_memory_within(start_addr, end_addr);
322         max_pgcnt += PHYS_PFN(reserved);
323
324         pgdat->static_init_pgcnt = min(max_pgcnt, pgdat->node_spanned_pages);
325         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
326 }
327
328 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
329 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
330 {
331         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
332
333         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
334                 return true;
335
336         return false;
337 }
338
339 /*
340  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
341  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
342  */
343 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
344                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
345                                 unsigned long *nr_initialised)
346 {
347         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
348         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
349                 return true;
350         (*nr_initialised)++;
351         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_pgcnt) &&
352             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
353                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
354                 return false;
355         }
356
357         return true;
358 }
359 #else
360 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
361 {
362 }
363
364 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
365 {
366         return false;
367 }
368
369 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
370                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
371                                 unsigned long *nr_initialised)
372 {
373         return true;
374 }
375 #endif
376
377 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
378 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
379                                                         unsigned long pfn)
380 {
381 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
382         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
383 #else
384         return page_zone(page)->pageblock_flags;
385 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
386 }
387
388 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
389 {
390 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
391         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
392         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
393 #else
394         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
395         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
396 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
397 }
398
399 /**
400  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
401  * @page: The page within the block of interest
402  * @pfn: The target page frame number
403  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
404  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
405  *
406  * Return: pageblock_bits flags
407  */
408 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
409                                         unsigned long pfn,
410                                         unsigned long end_bitidx,
411                                         unsigned long mask)
412 {
413         unsigned long *bitmap;
414         unsigned long bitidx, word_bitidx;
415         unsigned long word;
416
417         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
418         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
419         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
420         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
421
422         word = bitmap[word_bitidx];
423         bitidx += end_bitidx;
424         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
425 }
426
427 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
428                                         unsigned long end_bitidx,
429                                         unsigned long mask)
430 {
431         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
432 }
433
434 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
435 {
436         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
437 }
438
439 /**
440  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
441  * @page: The page within the block of interest
442  * @flags: The flags to set
443  * @pfn: The target page frame number
444  * @end_bitidx: The last bit of interest
445  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
446  */
447 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
448                                         unsigned long pfn,
449                                         unsigned long end_bitidx,
450                                         unsigned long mask)
451 {
452         unsigned long *bitmap;
453         unsigned long bitidx, word_bitidx;
454         unsigned long old_word, word;
455
456         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
457
458         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
459         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
460         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
461         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
462
463         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
464
465         bitidx += end_bitidx;
466         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
467         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
468
469         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
470         for (;;) {
471                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
472                 if (word == old_word)
473                         break;
474                 word = old_word;
475         }
476 }
477
478 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
479 {
480         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
481                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
482                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
483
484         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
485                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
486 }
487
488 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
489 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
490 {
491         int ret = 0;
492         unsigned seq;
493         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
494         unsigned long sp, start_pfn;
495
496         do {
497                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
498                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
499                 sp = zone->spanned_pages;
500                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
501                         ret = 1;
502         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
503
504         if (ret)
505                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
506                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
507                         start_pfn, start_pfn + sp);
508
509         return ret;
510 }
511
512 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
515                 return 0;
516         if (zone != page_zone(page))
517                 return 0;
518
519         return 1;
520 }
521 /*
522  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
523  */
524 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
525 {
526         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
527                 return 1;
528         if (!page_is_consistent(zone, page))
529                 return 1;
530
531         return 0;
532 }
533 #else
534 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
535 {
536         return 0;
537 }
538 #endif
539
540 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
541                 unsigned long bad_flags)
542 {
543         static unsigned long resume;
544         static unsigned long nr_shown;
545         static unsigned long nr_unshown;
546
547         /*
548          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
549          * or allow a steady drip of one report per second.
550          */
551         if (nr_shown == 60) {
552                 if (time_before(jiffies, resume)) {
553                         nr_unshown++;
554                         goto out;
555                 }
556                 if (nr_unshown) {
557                         pr_alert(
558                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
559                                 nr_unshown);
560                         nr_unshown = 0;
561                 }
562                 nr_shown = 0;
563         }
564         if (nr_shown++ == 0)
565                 resume = jiffies + 60 * HZ;
566
567         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
568                 current->comm, page_to_pfn(page));
569         __dump_page(page, reason);
570         bad_flags &= page->flags;
571         if (bad_flags)
572                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
573                                                 bad_flags, &bad_flags);
574         dump_page_owner(page);
575
576         print_modules();
577         dump_stack();
578 out:
579         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
580         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
581         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
582 }
583
584 /*
585  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
586  *
587  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
588  *
589  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
590  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
591  *
592  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
593  * page destructors. See compound_page_dtors.
594  *
595  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
596  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
597  */
598
599 void free_compound_page(struct page *page)
600 {
601         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
602 }
603
604 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
605 {
606         int i;
607         int nr_pages = 1 << order;
608
609         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
610         set_compound_order(page, order);
611         __SetPageHead(page);
612         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
613                 struct page *p = page + i;
614                 set_page_count(p, 0);
615                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
616                 set_compound_head(p, page);
617         }
618         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
619 }
620
621 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
622 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
623 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
624                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
625 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
626 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
627
628 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
629 {
630         if (!buf)
631                 return -EINVAL;
632         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
633 }
634 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
635
636 static bool need_debug_guardpage(void)
637 {
638         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
639         if (!debug_pagealloc_enabled())
640                 return false;
641
642         if (!debug_guardpage_minorder())
643                 return false;
644
645         return true;
646 }
647
648 static void init_debug_guardpage(void)
649 {
650         if (!debug_pagealloc_enabled())
651                 return;
652
653         if (!debug_guardpage_minorder())
654                 return;
655
656         _debug_guardpage_enabled = true;
657 }
658
659 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
660         .need = need_debug_guardpage,
661         .init = init_debug_guardpage,
662 };
663
664 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
665 {
666         unsigned long res;
667
668         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
669                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
670                 return 0;
671         }
672         _debug_guardpage_minorder = res;
673         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
674         return 0;
675 }
676 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
677
678 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
679                                 unsigned int order, int migratetype)
680 {
681         struct page_ext *page_ext;
682
683         if (!debug_guardpage_enabled())
684                 return false;
685
686         if (order >= debug_guardpage_minorder())
687                 return false;
688
689         page_ext = lookup_page_ext(page);
690         if (unlikely(!page_ext))
691                 return false;
692
693         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
694
695         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
696         set_page_private(page, order);
697         /* Guard pages are not available for any usage */
698         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
699
700         return true;
701 }
702
703 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
704                                 unsigned int order, int migratetype)
705 {
706         struct page_ext *page_ext;
707
708         if (!debug_guardpage_enabled())
709                 return;
710
711         page_ext = lookup_page_ext(page);
712         if (unlikely(!page_ext))
713                 return;
714
715         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
716
717         set_page_private(page, 0);
718         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
719                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
720 }
721 #else
722 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
723 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
724                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
725 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
726                                 unsigned int order, int migratetype) {}
727 #endif
728
729 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
730 {
731         set_page_private(page, order);
732         __SetPageBuddy(page);
733 }
734
735 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
736 {
737         __ClearPageBuddy(page);
738         set_page_private(page, 0);
739 }
740
741 /*
742  * This function checks whether a page is free && is the buddy
743  * we can do coalesce a page and its buddy if
744  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
745  * (b) the buddy is in the buddy system &&
746  * (c) a page and its buddy have the same order &&
747  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
748  *
749  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
750  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
751  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
752  * serialized by zone->lock.
753  *
754  * For recording page's order, we use page_private(page).
755  */
756 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
757                                                         unsigned int order)
758 {
759         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
760                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
761                         return 0;
762
763                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
764
765                 return 1;
766         }
767
768         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
769                 /*
770                  * zone check is done late to avoid uselessly
771                  * calculating zone/node ids for pages that could
772                  * never merge.
773                  */
774                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
775                         return 0;
776
777                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
778
779                 return 1;
780         }
781         return 0;
782 }
783
784 /*
785  * Freeing function for a buddy system allocator.
786  *
787  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
788  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
789  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
790  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
791  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
792  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
793  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
794  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
795  * parts of the VM system.
796  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
797  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
798  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
799  * field.
800  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
801  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
802  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
803  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
804  * triggers coalescing into a block of larger size.
805  *
806  * -- nyc
807  */
808
809 static inline void __free_one_page(struct page *page,
810                 unsigned long pfn,
811                 struct zone *zone, unsigned int order,
812                 int migratetype)
813 {
814         unsigned long combined_pfn;
815         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
816         struct page *buddy;
817         unsigned int max_order;
818
819         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
820
821         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
822         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
823
824         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
825         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
826                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
827
828         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
829         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
830
831 continue_merging:
832         while (order < max_order - 1) {
833                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
834                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
835
836                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
837                         goto done_merging;
838                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
839                         goto done_merging;
840                 /*
841                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
842                  * merge with it and move up one order.
843                  */
844                 if (page_is_guard(buddy)) {
845                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
846                 } else {
847                         list_del(&buddy->lru);
848                         zone->free_area[order].nr_free--;
849                         rmv_page_order(buddy);
850                 }
851                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
852                 page = page + (combined_pfn - pfn);
853                 pfn = combined_pfn;
854                 order++;
855         }
856         if (max_order < MAX_ORDER) {
857                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
858                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
859                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
860                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
861                  *
862                  * We don't want to hit this code for the more frequent
863                  * low-order merging.
864                  */
865                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
866                         int buddy_mt;
867
868                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
869                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
870                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
871
872                         if (migratetype != buddy_mt
873                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
874                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
875                                 goto done_merging;
876                 }
877                 max_order++;
878                 goto continue_merging;
879         }
880
881 done_merging:
882         set_page_order(page, order);
883
884         /*
885          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
886          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
887          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
888          * that is happening, add the free page to the tail of the list
889          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
890          * as a higher order page
891          */
892         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
893                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
894                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
895                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
896                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
897                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
898                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
899                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
900                         list_add_tail(&page->lru,
901                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
902                         goto out;
903                 }
904         }
905
906         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
907 out:
908         zone->free_area[order].nr_free++;
909 }
910
911 /*
912  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
913  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
914  * check if necessary.
915  */
916 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
917                                         unsigned long check_flags)
918 {
919         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
920                 return false;
921
922         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
923                         page_ref_count(page) |
924 #ifdef CONFIG_MEMCG
925                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
926 #endif
927                         (page->flags & check_flags)))
928                 return false;
929
930         return true;
931 }
932
933 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
934 {
935         const char *bad_reason;
936         unsigned long bad_flags;
937
938         bad_reason = NULL;
939         bad_flags = 0;
940
941         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
942                 bad_reason = "nonzero mapcount";
943         if (unlikely(page->mapping != NULL))
944                 bad_reason = "non-NULL mapping";
945         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
946                 bad_reason = "nonzero _refcount";
947         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
948                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
949                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
950         }
951 #ifdef CONFIG_MEMCG
952         if (unlikely(page->mem_cgroup))
953                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
954 #endif
955         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
956 }
957
958 static inline int free_pages_check(struct page *page)
959 {
960         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
961                 return 0;
962
963         /* Something has gone sideways, find it */
964         free_pages_check_bad(page);
965         return 1;
966 }
967
968 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
969 {
970         int ret = 1;
971
972         /*
973          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
974          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
975          */
976         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
977
978         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
979                 ret = 0;
980                 goto out;
981         }
982         switch (page - head_page) {
983         case 1:
984                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
985                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
986                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
987                         goto out;
988                 }
989                 break;
990         case 2:
991                 /*
992                  * the second tail page: ->mapping is
993                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
994                  */
995                 break;
996         default:
997                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
998                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
999                         goto out;
1000                 }
1001                 break;
1002         }
1003         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1004                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1005                 goto out;
1006         }
1007         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1008                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1009                 goto out;
1010         }
1011         ret = 0;
1012 out:
1013         page->mapping = NULL;
1014         clear_compound_head(page);
1015         return ret;
1016 }
1017
1018 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1019                                         unsigned int order, bool check_free)
1020 {
1021         int bad = 0;
1022
1023         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1024
1025         trace_mm_page_free(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         mm_zero_struct_page(page);
1183         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1184         init_page_count(page);
1185         page_mapcount_reset(page);
1186         page_cpupid_reset_last(page);
1187
1188         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1189 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1190         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1191         if (!is_highmem_idx(zone))
1192                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1193 #endif
1194 }
1195
1196 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1197                                         int nid)
1198 {
1199         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1200 }
1201
1202 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1203 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1204 {
1205         pg_data_t *pgdat;
1206         int nid, zid;
1207
1208         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1209                 return;
1210
1211         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1212         pgdat = NODE_DATA(nid);
1213
1214         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1215                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1216
1217                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1218                         break;
1219         }
1220         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1221 }
1222 #else
1223 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1224 {
1225 }
1226 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1227
1228 /*
1229  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1230  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1231  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1232  * sent to the buddy page allocator.
1233  */
1234 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1235 {
1236         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1237         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1238
1239         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1240                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1241                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1242
1243                         init_reserved_page(start_pfn);
1244
1245                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1246                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1247
1248                         SetPageReserved(page);
1249                 }
1250         }
1251 }
1252
1253 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1254 {
1255         unsigned long flags;
1256         int migratetype;
1257         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1258
1259         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1260                 return;
1261
1262         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1263         local_irq_save(flags);
1264         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1265         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1266         local_irq_restore(flags);
1267 }
1268
1269 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1270 {
1271         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1272         struct page *p = page;
1273         unsigned int loop;
1274
1275         prefetchw(p);
1276         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1277                 prefetchw(p + 1);
1278                 __ClearPageReserved(p);
1279                 set_page_count(p, 0);
1280         }
1281         __ClearPageReserved(p);
1282         set_page_count(p, 0);
1283
1284         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1285         set_page_refcounted(page);
1286         __free_pages(page, order);
1287 }
1288
1289 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1290         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1291
1292 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1293
1294 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1295 {
1296         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1297         int nid;
1298
1299         spin_lock(&early_pfn_lock);
1300         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1301         if (nid < 0)
1302                 nid = first_online_node;
1303         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1304
1305         return nid;
1306 }
1307 #endif
1308
1309 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1310 static inline bool __meminit __maybe_unused
1311 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1312                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1313 {
1314         int nid;
1315
1316         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1317         if (nid >= 0 && nid != node)
1318                 return false;
1319         return true;
1320 }
1321
1322 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1323 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1324 {
1325         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1326 }
1327
1328 #else
1329
1330 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1331 {
1332         return true;
1333 }
1334 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1335 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1336                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1337 {
1338         return true;
1339 }
1340 #endif
1341
1342
1343 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1344                                                         unsigned int order)
1345 {
1346         if (early_page_uninitialised(pfn))
1347                 return;
1348         return __free_pages_boot_core(page, order);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1353  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1354  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1355  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1356  * pageblocks.
1357  *
1358  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1359  *
1360  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1361  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1362  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1363  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1364  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1365  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1366  * page in a pageblock.
1367  */
1368 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1369                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1370 {
1371         struct page *start_page;
1372         struct page *end_page;
1373
1374         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1375         end_pfn--;
1376
1377         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1378                 return NULL;
1379
1380         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1381         if (!start_page)
1382                 return NULL;
1383
1384         if (page_zone(start_page) != zone)
1385                 return NULL;
1386
1387         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1388
1389         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1390         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1391                 return NULL;
1392
1393         return start_page;
1394 }
1395
1396 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1397 {
1398         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1399         unsigned long block_end_pfn;
1400
1401         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1402         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1403                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1404                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1405
1406                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1407
1408                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1409                                              block_end_pfn, zone))
1410                         return;
1411         }
1412
1413         /* We confirm that there is no hole */
1414         zone->contiguous = true;
1415 }
1416
1417 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1418 {
1419         zone->contiguous = false;
1420 }
1421
1422 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1423 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1424                                        unsigned long nr_pages)
1425 {
1426         struct page *page;
1427         unsigned long i;
1428
1429         if (!nr_pages)
1430                 return;
1431
1432         page = pfn_to_page(pfn);
1433
1434         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1435         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1436             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1437                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1438                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1439                 return;
1440         }
1441
1442         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1443                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1444                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1445                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1446         }
1447 }
1448
1449 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1450 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1451 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1452
1453 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1454 {
1455         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1456                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1457 }
1458
1459 /*
1460  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1461  *
1462  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1463  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1464  * function is optimized out.
1465  *
1466  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1467  * of the head pfn.
1468  *
1469  * Finally, meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1470  * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not belong
1471  * to this memory node.
1472  */
1473 static inline bool __init
1474 deferred_pfn_valid(int nid, unsigned long pfn,
1475                    struct mminit_pfnnid_cache *nid_init_state)
1476 {
1477         if (!pfn_valid_within(pfn))
1478                 return false;
1479         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1480                 return false;
1481         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, nid_init_state))
1482                 return false;
1483         return true;
1484 }
1485
1486 /*
1487  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1488  * pageblock_nr_pages sizes.
1489  */
1490 static void __init deferred_free_pages(int nid, int zid, unsigned long pfn,
1491                                        unsigned long end_pfn)
1492 {
1493         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1494         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1495         unsigned long nr_free = 0;
1496
1497         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1498                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1499                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1500                         nr_free = 0;
1501                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1502                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1503                         nr_free = 1;
1504                         cond_resched();
1505                 } else {
1506                         nr_free++;
1507                 }
1508         }
1509         /* Free the last block of pages to allocator */
1510         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1511 }
1512
1513 /*
1514  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1515  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1516  * Return number of pages initialized.
1517  */
1518 static unsigned long  __init deferred_init_pages(int nid, int zid,
1519                                                  unsigned long pfn,
1520                                                  unsigned long end_pfn)
1521 {
1522         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1523         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1524         unsigned long nr_pages = 0;
1525         struct page *page = NULL;
1526
1527         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1528                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1529                         page = NULL;
1530                         continue;
1531                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1532                         page = pfn_to_page(pfn);
1533                         cond_resched();
1534                 } else {
1535                         page++;
1536                 }
1537                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1538                 nr_pages++;
1539         }
1540         return (nr_pages);
1541 }
1542
1543 /* Initialise remaining memory on a node */
1544 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1545 {
1546         pg_data_t *pgdat = data;
1547         int nid = pgdat->node_id;
1548         unsigned long start = jiffies;
1549         unsigned long nr_pages = 0;
1550         unsigned long spfn, epfn;
1551         phys_addr_t spa, epa;
1552         int zid;
1553         struct zone *zone;
1554         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1555         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1556         u64 i;
1557
1558         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1559                 pgdat_init_report_one_done();
1560                 return 0;
1561         }
1562
1563         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1564         if (!cpumask_empty(cpumask))
1565                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1566
1567         /* Sanity check boundaries */
1568         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1569         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1570         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1571
1572         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1573         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1574                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1575                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1576                         break;
1577         }
1578         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1579
1580         /*
1581          * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1582          * struct page, than free to buddy allocator, because while we are
1583          * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1584          * page in __free_one_page()).
1585          */
1586         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1587                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1588                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1589                 nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1590         }
1591         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1592                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1593                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1594                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1595         }
1596
1597         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1598         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1599
1600         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1601                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1602
1603         pgdat_init_report_one_done();
1604         return 0;
1605 }
1606 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1607
1608 void __init page_alloc_init_late(void)
1609 {
1610         struct zone *zone;
1611
1612 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1613         int nid;
1614
1615         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1616         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1617         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1618                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1619         }
1620
1621         /* Block until all are initialised */
1622         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1623
1624         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1625         files_maxfiles_init();
1626 #endif
1627 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1628         /* Discard memblock private memory */
1629         memblock_discard();
1630 #endif
1631
1632         for_each_populated_zone(zone)
1633                 set_zone_contiguous(zone);
1634 }
1635
1636 #ifdef CONFIG_CMA
1637 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1638 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1639 {
1640         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1641         struct page *p = page;
1642
1643         do {
1644                 __ClearPageReserved(p);
1645                 set_page_count(p, 0);
1646         } while (++p, --i);
1647
1648         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1649
1650         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1651                 i = pageblock_nr_pages;
1652                 p = page;
1653                 do {
1654                         set_page_refcounted(p);
1655                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1656                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1657                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1658         } else {
1659                 set_page_refcounted(page);
1660                 __free_pages(page, pageblock_order);
1661         }
1662
1663         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1664 }
1665 #endif
1666
1667 /*
1668  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1669  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1670  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1671  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1672  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1673  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1674  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1675  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1676  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1677  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1678  *
1679  * -- nyc
1680  */
1681 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1682         int low, int high, struct free_area *area,
1683         int migratetype)
1684 {
1685         unsigned long size = 1 << high;
1686
1687         while (high > low) {
1688                 area--;
1689                 high--;
1690                 size >>= 1;
1691                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1692
1693                 /*
1694                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1695                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1696                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1697                  * pages will stay not present in virtual address space
1698                  */
1699                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1700                         continue;
1701
1702                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1703                 area->nr_free++;
1704                 set_page_order(&page[size], high);
1705         }
1706 }
1707
1708 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1709 {
1710         const char *bad_reason = NULL;
1711         unsigned long bad_flags = 0;
1712
1713         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1714                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1715         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1716                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1717         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1718                 bad_reason = "nonzero _count";
1719         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1720                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1721                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1722                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1723                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1724                 return;
1725         }
1726         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1727                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1728                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1729         }
1730 #ifdef CONFIG_MEMCG
1731         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1732                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1733 #endif
1734         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1735 }
1736
1737 /*
1738  * This page is about to be returned from the page allocator
1739  */
1740 static inline int check_new_page(struct page *page)
1741 {
1742         if (likely(page_expected_state(page,
1743                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1744                 return 0;
1745
1746         check_new_page_bad(page);
1747         return 1;
1748 }
1749
1750 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1751 {
1752         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1753                 page_poisoning_enabled();
1754 }
1755
1756 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1757 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1758 {
1759         return false;
1760 }
1761
1762 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1763 {
1764         return check_new_page(page);
1765 }
1766 #else
1767 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1768 {
1769         return check_new_page(page);
1770 }
1771 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1772 {
1773         return false;
1774 }
1775 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1776
1777 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1778 {
1779         int i;
1780         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1781                 struct page *p = page + i;
1782
1783                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1784                         return true;
1785         }
1786
1787         return false;
1788 }
1789
1790 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1791                                 gfp_t gfp_flags)
1792 {
1793         set_page_private(page, 0);
1794         set_page_refcounted(page);
1795
1796         arch_alloc_page(page, order);
1797         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1798         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1799         kasan_alloc_pages(page, order);
1800         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1801 }
1802
1803 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1804                                                         unsigned int alloc_flags)
1805 {
1806         int i;
1807
1808         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1809
1810         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1811                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1812                         clear_highpage(page + i);
1813
1814         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1815                 prep_compound_page(page, order);
1816
1817         /*
1818          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1819          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1820          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1821          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1822          */
1823         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1824                 set_page_pfmemalloc(page);
1825         else
1826                 clear_page_pfmemalloc(page);
1827 }
1828
1829 /*
1830  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1831  * the smallest available page from the freelists
1832  */
1833 static __always_inline
1834 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1835                                                 int migratetype)
1836 {
1837         unsigned int current_order;
1838         struct free_area *area;
1839         struct page *page;
1840
1841         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1842         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1843                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1844                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1845                                                         struct page, lru);
1846                 if (!page)
1847                         continue;
1848                 list_del(&page->lru);
1849                 rmv_page_order(page);
1850                 area->nr_free--;
1851                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1852                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1853                 return page;
1854         }
1855
1856         return NULL;
1857 }
1858
1859
1860 /*
1861  * This array describes the order lists are fallen back to when
1862  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1863  */
1864 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1865         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1866         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1867         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1868 #ifdef CONFIG_CMA
1869         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1870 #endif
1871 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1872         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1873 #endif
1874 };
1875
1876 #ifdef CONFIG_CMA
1877 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1878                                         unsigned int order)
1879 {
1880         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1881 }
1882 #else
1883 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1884                                         unsigned int order) { return NULL; }
1885 #endif
1886
1887 /*
1888  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1889  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1890  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1891  */
1892 static int move_freepages(struct zone *zone,
1893                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1894                           int migratetype, int *num_movable)
1895 {
1896         struct page *page;
1897         unsigned int order;
1898         int pages_moved = 0;
1899
1900 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1901         /*
1902          * page_zone is not safe to call in this context when
1903          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1904          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1905          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1906          * grouping pages by mobility
1907          */
1908         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1909 #endif
1910
1911         if (num_movable)
1912                 *num_movable = 0;
1913
1914         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1915                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1916                         page++;
1917                         continue;
1918                 }
1919
1920                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1921                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1922
1923                 if (!PageBuddy(page)) {
1924                         /*
1925                          * We assume that pages that could be isolated for
1926                          * migration are movable. But we don't actually try
1927                          * isolating, as that would be expensive.
1928                          */
1929                         if (num_movable &&
1930                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1931                                 (*num_movable)++;
1932
1933                         page++;
1934                         continue;
1935                 }
1936
1937                 order = page_order(page);
1938                 list_move(&page->lru,
1939                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1940                 page += 1 << order;
1941                 pages_moved += 1 << order;
1942         }
1943
1944         return pages_moved;
1945 }
1946
1947 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1948                                 int migratetype, int *num_movable)
1949 {
1950         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1951         struct page *start_page, *end_page;
1952
1953         start_pfn = page_to_pfn(page);
1954         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1955         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1956         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1957         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1958
1959         /* Do not cross zone boundaries */
1960         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1961                 start_page = page;
1962         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1963                 return 0;
1964
1965         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1966                                                                 num_movable);
1967 }
1968
1969 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1970                                         int start_order, int migratetype)
1971 {
1972         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1973
1974         while (nr_pageblocks--) {
1975                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1976                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1977         }
1978 }
1979
1980 /*
1981  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1982  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1983  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1984  *
1985  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1986  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1987  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1988  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1989  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1990  * pageblocks.
1991  */
1992 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1993 {
1994         /*
1995          * Leaving this order check is intended, although there is
1996          * relaxed order check in next check. The reason is that
1997          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1998          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1999          * so could be changed anytime.
2000          */
2001         if (order >= pageblock_order)
2002                 return true;
2003
2004         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2005                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2006                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2007                 page_group_by_mobility_disabled)
2008                 return true;
2009
2010         return false;
2011 }
2012
2013 /*
2014  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2015  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2016  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2017  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2018  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2019  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2020  */
2021 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2022                                         int start_type, bool whole_block)
2023 {
2024         unsigned int current_order = page_order(page);
2025         struct free_area *area;
2026         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2027         int old_block_type;
2028
2029         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2030
2031         /*
2032          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2033          * highatomic accounting.
2034          */
2035         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2036                 goto single_page;
2037
2038         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2039         if (current_order >= pageblock_order) {
2040                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2041                 goto single_page;
2042         }
2043
2044         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2045         if (!whole_block)
2046                 goto single_page;
2047
2048         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2049                                                 &movable_pages);
2050         /*
2051          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2052          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2053          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2054          */
2055         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2056                 alike_pages = movable_pages;
2057         } else {
2058                 /*
2059                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2060                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2061                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2062                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2063                  * exact migratetype of non-movable pages.
2064                  */
2065                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2066                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2067                                                 - (free_pages + movable_pages);
2068                 else
2069                         alike_pages = 0;
2070         }
2071
2072         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2073         if (!free_pages)
2074                 goto single_page;
2075
2076         /*
2077          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2078          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2079          */
2080         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2081                         page_group_by_mobility_disabled)
2082                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2083
2084         return;
2085
2086 single_page:
2087         area = &zone->free_area[current_order];
2088         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2089 }
2090
2091 /*
2092  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2093  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2094  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2095  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2096  */
2097 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2098                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2099 {
2100         int i;
2101         int fallback_mt;
2102
2103         if (area->nr_free == 0)
2104                 return -1;
2105
2106         *can_steal = false;
2107         for (i = 0;; i++) {
2108                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2109                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2110                         break;
2111
2112                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2113                         continue;
2114
2115                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2116                         *can_steal = true;
2117
2118                 if (!only_stealable)
2119                         return fallback_mt;
2120
2121                 if (*can_steal)
2122                         return fallback_mt;
2123         }
2124
2125         return -1;
2126 }
2127
2128 /*
2129  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2130  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2131  */
2132 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2133                                 unsigned int alloc_order)
2134 {
2135         int mt;
2136         unsigned long max_managed, flags;
2137
2138         /*
2139          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2140          * Check is race-prone but harmless.
2141          */
2142         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2143         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2144                 return;
2145
2146         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2147
2148         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2149         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2150                 goto out_unlock;
2151
2152         /* Yoink! */
2153         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2154         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2155             && !is_migrate_cma(mt)) {
2156                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2157                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2158                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2159         }
2160
2161 out_unlock:
2162         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2163 }
2164
2165 /*
2166  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2167  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2168  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2169  * to recover from than an OOM.
2170  *
2171  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2172  * pageblock is exhausted.
2173  */
2174 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2175                                                 bool force)
2176 {
2177         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2178         unsigned long flags;
2179         struct zoneref *z;
2180         struct zone *zone;
2181         struct page *page;
2182         int order;
2183         bool ret;
2184
2185         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2186                                                                 ac->nodemask) {
2187                 /*
2188                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2189                  * is really high.
2190                  */
2191                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2192                                         pageblock_nr_pages)
2193                         continue;
2194
2195                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2196                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2197                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2198
2199                         page = list_first_entry_or_null(
2200                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2201                                         struct page, lru);
2202                         if (!page)
2203                                 continue;
2204
2205                         /*
2206                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2207                          * we can counter several free pages in a pageblock
2208                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2209                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2210                          * adjust the count once.
2211                          */
2212                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2213                                 /*
2214                                  * It should never happen but changes to
2215                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2216                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2217                                  * while unreserving so be safe and watch for
2218                                  * underflows.
2219                                  */
2220                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2221                                                 pageblock_nr_pages,
2222                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2223                         }
2224
2225                         /*
2226                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2227                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2228                          * is doing the work and needs the pages. More
2229                          * importantly, if the block was always converted to
2230                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2231                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2232                          * may increase.
2233                          */
2234                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2235                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2236                                                                         NULL);
2237                         if (ret) {
2238                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2239                                 return ret;
2240                         }
2241                 }
2242                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2243         }
2244
2245         return false;
2246 }
2247
2248 /*
2249  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2250  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2251  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2252  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2253  *
2254  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2255  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2256  * condition simpler.
2257  */
2258 static __always_inline bool
2259 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2260 {
2261         struct free_area *area;
2262         int current_order;
2263         struct page *page;
2264         int fallback_mt;
2265         bool can_steal;
2266
2267         /*
2268          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2269          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2270          * would be too costly to do exactly.
2271          */
2272         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2273                                 --current_order) {
2274                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2275                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2276                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2277                 if (fallback_mt == -1)
2278                         continue;
2279
2280                 /*
2281                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2282                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2283                  * steal and split the smallest available page instead of the
2284                  * largest available page, because even if the next movable
2285                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2286                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2287                  */
2288                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2289                                         && current_order > order)
2290                         goto find_smallest;
2291
2292                 goto do_steal;
2293         }
2294
2295         return false;
2296
2297 find_smallest:
2298         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2299                                                         current_order++) {
2300                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2301                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2302                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2303                 if (fallback_mt != -1)
2304                         break;
2305         }
2306
2307         /*
2308          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2309          * when looking for the largest page.
2310          */
2311         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2312
2313 do_steal:
2314         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2315                                                         struct page, lru);
2316
2317         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2318
2319         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2320                 start_migratetype, fallback_mt);
2321
2322         return true;
2323
2324 }
2325
2326 /*
2327  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2328  * Call me with the zone->lock already held.
2329  */
2330 static __always_inline struct page *
2331 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype)
2332 {
2333         struct page *page;
2334
2335 retry:
2336         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2337         if (unlikely(!page)) {
2338                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2339                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2340
2341                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2342                         goto retry;
2343         }
2344
2345         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2346         return page;
2347 }
2348
2349 /*
2350  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2351  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2352  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2353  */
2354 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2355                         unsigned long count, struct list_head *list,
2356                         int migratetype)
2357 {
2358         int i, alloced = 0;
2359
2360         spin_lock(&zone->lock);
2361         for (i = 0; i < count; ++i) {
2362                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2363                 if (unlikely(page == NULL))
2364                         break;
2365
2366                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2367                         continue;
2368
2369                 /*
2370                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2371                  * physical page order. The page is added to the tail of
2372                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2373                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2374                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2375                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2376                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2377                  * pages are ordered properly.
2378                  */
2379                 list_add_tail(&page->lru, list);
2380                 alloced++;
2381                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2382                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2383                                               -(1 << order));
2384         }
2385
2386         /*
2387          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2388          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2389          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2390          * pages added to the pcp list.
2391          */
2392         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2393         spin_unlock(&zone->lock);
2394         return alloced;
2395 }
2396
2397 #ifdef CONFIG_NUMA
2398 /*
2399  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2400  * currently executing processor on remote nodes after they have
2401  * expired.
2402  *
2403  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2404  * a single processor.
2405  */
2406 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2407 {
2408         unsigned long flags;
2409         int to_drain, batch;
2410
2411         local_irq_save(flags);
2412         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2413         to_drain = min(pcp->count, batch);
2414         if (to_drain > 0) {
2415                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2416                 pcp->count -= to_drain;
2417         }
2418         local_irq_restore(flags);
2419 }
2420 #endif
2421
2422 /*
2423  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2424  *
2425  * The processor must either be the current processor and the
2426  * thread pinned to the current processor or a processor that
2427  * is not online.
2428  */
2429 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2430 {
2431         unsigned long flags;
2432         struct per_cpu_pageset *pset;
2433         struct per_cpu_pages *pcp;
2434
2435         local_irq_save(flags);
2436         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2437
2438         pcp = &pset->pcp;
2439         if (pcp->count) {
2440                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2441                 pcp->count = 0;
2442         }
2443         local_irq_restore(flags);
2444 }
2445
2446 /*
2447  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2448  *
2449  * The processor must either be the current processor and the
2450  * thread pinned to the current processor or a processor that
2451  * is not online.
2452  */
2453 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2454 {
2455         struct zone *zone;
2456
2457         for_each_populated_zone(zone) {
2458                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2459         }
2460 }
2461
2462 /*
2463  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2464  *
2465  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2466  * the single zone's pages.
2467  */
2468 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2469 {
2470         int cpu = smp_processor_id();
2471
2472         if (zone)
2473                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2474         else
2475                 drain_pages(cpu);
2476 }
2477
2478 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2479 {
2480         /*
2481          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2482          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2483          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2484          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2485          * a different one.
2486          */
2487         preempt_disable();
2488         drain_local_pages(NULL);
2489         preempt_enable();
2490 }
2491
2492 /*
2493  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2494  *
2495  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2496  *
2497  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2498  */
2499 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2500 {
2501         int cpu;
2502
2503         /*
2504          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2505          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2506          */
2507         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2508
2509         /*
2510          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2511          * initialized.
2512          */
2513         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2514                 return;
2515
2516         /*
2517          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2518          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2519          * the drain to be complete when the call returns.
2520          */
2521         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2522                 if (!zone)
2523                         return;
2524                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2525         }
2526
2527         /*
2528          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2529          * as offline notification will cause the notified
2530          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2531          * disables preemption as part of its processing
2532          */
2533         for_each_online_cpu(cpu) {
2534                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2535                 struct zone *z;
2536                 bool has_pcps = false;
2537
2538                 if (zone) {
2539                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2540                         if (pcp->pcp.count)
2541                                 has_pcps = true;
2542                 } else {
2543                         for_each_populated_zone(z) {
2544                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2545                                 if (pcp->pcp.count) {
2546                                         has_pcps = true;
2547                                         break;
2548                                 }
2549                         }
2550                 }
2551
2552                 if (has_pcps)
2553                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2554                 else
2555                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2556         }
2557
2558         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2559                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2560                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2561                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2562         }
2563         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2564                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2565
2566         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2567 }
2568
2569 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2570
2571 /*
2572  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2573  */
2574 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2575
2576 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2577 {
2578         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2579         unsigned long flags;
2580         unsigned int order, t;
2581         struct page *page;
2582
2583         if (zone_is_empty(zone))
2584                 return;
2585
2586         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2587
2588         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2589         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2590                 if (pfn_valid(pfn)) {
2591                         page = pfn_to_page(pfn);
2592
2593                         if (!--page_count) {
2594                                 touch_nmi_watchdog();
2595                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2596                         }
2597
2598                         if (page_zone(page) != zone)
2599                                 continue;
2600
2601                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2602                                 swsusp_unset_page_free(page);
2603                 }
2604
2605         for_each_migratetype_order(order, t) {
2606                 list_for_each_entry(page,
2607                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2608                         unsigned long i;
2609
2610                         pfn = page_to_pfn(page);
2611                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2612                                 if (!--page_count) {
2613                                         touch_nmi_watchdog();
2614                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2615                                 }
2616                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2617                         }
2618                 }
2619         }
2620         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2621 }
2622 #endif /* CONFIG_PM */
2623
2624 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2625 {
2626         int migratetype;
2627
2628         if (!free_pcp_prepare(page))
2629                 return false;
2630
2631         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2632         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2633         return true;
2634 }
2635
2636 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2637 {
2638         struct zone *zone = page_zone(page);
2639         struct per_cpu_pages *pcp;
2640         int migratetype;
2641
2642         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2643         __count_vm_event(PGFREE);
2644
2645         /*
2646          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2647          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2648          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2649          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2650          * excessively into the page allocator
2651          */
2652         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2653                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2654                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2655                         return;
2656                 }
2657                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2658         }
2659
2660         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2661         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2662         pcp->count++;
2663         if (pcp->count >= pcp->high) {
2664                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2665                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2666                 pcp->count -= batch;
2667         }
2668 }
2669
2670 /*
2671  * Free a 0-order page
2672  */
2673 void free_unref_page(struct page *page)
2674 {
2675         unsigned long flags;
2676         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2677
2678         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2679                 return;
2680
2681         local_irq_save(flags);
2682         free_unref_page_commit(page, pfn);
2683         local_irq_restore(flags);
2684 }
2685
2686 /*
2687  * Free a list of 0-order pages
2688  */
2689 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2690 {
2691         struct page *page, *next;
2692         unsigned long flags, pfn;
2693         int batch_count = 0;
2694
2695         /* Prepare pages for freeing */
2696         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2697                 pfn = page_to_pfn(page);
2698                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2699                         list_del(&page->lru);
2700                 set_page_private(page, pfn);
2701         }
2702
2703         local_irq_save(flags);
2704         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2705                 unsigned long pfn = page_private(page);
2706
2707                 set_page_private(page, 0);
2708                 trace_mm_page_free_batched(page);
2709                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2710
2711                 /*
2712                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
2713                  * a large list of pages to free.
2714                  */
2715                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
2716                         local_irq_restore(flags);
2717                         batch_count = 0;
2718                         local_irq_save(flags);
2719                 }
2720         }
2721         local_irq_restore(flags);
2722 }
2723
2724 /*
2725  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2726  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2727  * Each sub-page must be freed individually.
2728  *
2729  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2730  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2731  */
2732 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2733 {
2734         int i;
2735
2736         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2737         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2738
2739         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2740                 set_page_refcounted(page + i);
2741         split_page_owner(page, order);
2742 }
2743 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2744
2745 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2746 {
2747         unsigned long watermark;
2748         struct zone *zone;
2749         int mt;
2750
2751         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2752
2753         zone = page_zone(page);
2754         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2755
2756         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2757                 /*
2758                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2759                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2760                  * watermark, because we already know our high-order page
2761                  * exists.
2762                  */
2763                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2764                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2765                         return 0;
2766
2767                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2768         }
2769
2770         /* Remove page from free list */
2771         list_del(&page->lru);
2772         zone->free_area[order].nr_free--;
2773         rmv_page_order(page);
2774
2775         /*
2776          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2777          * pageblock
2778          */
2779         if (order >= pageblock_order - 1) {
2780                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2781                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2782                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2783                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2784                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2785                                 set_pageblock_migratetype(page,
2786                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2787                 }
2788         }
2789
2790
2791         return 1UL << order;
2792 }
2793
2794 /*
2795  * Update NUMA hit/miss statistics
2796  *
2797  * Must be called with interrupts disabled.
2798  */
2799 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2800 {
2801 #ifdef CONFIG_NUMA
2802         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2803
2804         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
2805         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
2806                 return;
2807
2808         if (z->node != numa_node_id())
2809                 local_stat = NUMA_OTHER;
2810
2811         if (z->node == preferred_zone->node)
2812                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
2813         else {
2814                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
2815                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2816         }
2817         __inc_numa_state(z, local_stat);
2818 #endif
2819 }
2820
2821 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2822 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2823                         struct per_cpu_pages *pcp,
2824                         struct list_head *list)
2825 {
2826         struct page *page;
2827
2828         do {
2829                 if (list_empty(list)) {
2830                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2831                                         pcp->batch, list,
2832                                         migratetype);
2833                         if (unlikely(list_empty(list)))
2834                                 return NULL;
2835                 }
2836
2837                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2838                 list_del(&page->lru);
2839                 pcp->count--;
2840         } while (check_new_pcp(page));
2841
2842         return page;
2843 }
2844
2845 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2846 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2847                         struct zone *zone, unsigned int order,
2848                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2849 {
2850         struct per_cpu_pages *pcp;
2851         struct list_head *list;
2852         struct page *page;
2853         unsigned long flags;
2854
2855         local_irq_save(flags);
2856         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2857         list = &pcp->lists[migratetype];
2858         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, pcp, list);
2859         if (page) {
2860                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2861                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2862         }
2863         local_irq_restore(flags);
2864         return page;
2865 }
2866
2867 /*
2868  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2869  */
2870 static inline
2871 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2872                         struct zone *zone, unsigned int order,
2873                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2874                         int migratetype)
2875 {
2876         unsigned long flags;
2877         struct page *page;
2878
2879         if (likely(order == 0)) {
2880                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2881                                 gfp_flags, migratetype);
2882                 goto out;
2883         }
2884
2885         /*
2886          * We most definitely don't want callers attempting to
2887          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2888          */
2889         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2890         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2891
2892         do {
2893                 page = NULL;
2894                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2895                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2896                         if (page)
2897                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2898                 }
2899                 if (!page)
2900                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2901         } while (page && check_new_pages(page, order));
2902         spin_unlock(&zone->lock);
2903         if (!page)
2904                 goto failed;
2905         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2906                                   get_pcppage_migratetype(page));
2907
2908         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2909         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2910         local_irq_restore(flags);
2911
2912 out:
2913         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2914         return page;
2915
2916 failed:
2917         local_irq_restore(flags);
2918         return NULL;
2919 }
2920
2921 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2922
2923 static struct {
2924         struct fault_attr attr;
2925
2926         bool ignore_gfp_highmem;
2927         bool ignore_gfp_reclaim;
2928         u32 min_order;
2929 } fail_page_alloc = {
2930         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2931         .ignore_gfp_reclaim = true,
2932         .ignore_gfp_highmem = true,
2933         .min_order = 1,
2934 };
2935
2936 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2937 {
2938         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2939 }
2940 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2941
2942 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2943 {
2944         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2945                 return false;
2946         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2947                 return false;
2948         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2949                 return false;
2950         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2951                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2952                 return false;
2953
2954         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2955 }
2956
2957 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2958
2959 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2960 {
2961         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2962         struct dentry *dir;
2963
2964         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2965                                         &fail_page_alloc.attr);
2966         if (IS_ERR(dir))
2967                 return PTR_ERR(dir);
2968
2969         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2970                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2971                 goto fail;
2972         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2973                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2974                 goto fail;
2975         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2976                                 &fail_page_alloc.min_order))
2977                 goto fail;
2978
2979         return 0;
2980 fail:
2981         debugfs_remove_recursive(dir);
2982
2983         return -ENOMEM;
2984 }
2985
2986 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2987
2988 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2989
2990 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2991
2992 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2993 {
2994         return false;
2995 }
2996
2997 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2998
2999 /*
3000  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3001  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3002  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3003  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3004  */
3005 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3006                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3007                          long free_pages)
3008 {
3009         long min = mark;
3010         int o;
3011         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3012
3013         /* free_pages may go negative - that's OK */
3014         free_pages -= (1 << order) - 1;
3015
3016         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3017                 min -= min / 2;
3018
3019         /*
3020          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3021          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3022          * atomic reserve but it avoids a search.
3023          */
3024         if (likely(!alloc_harder)) {
3025                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3026         } else {
3027                 /*
3028                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3029                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3030                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3031                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3032                  */
3033                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3034                         min -= min / 2;
3035                 else
3036                         min -= min / 4;
3037         }
3038
3039
3040 #ifdef CONFIG_CMA
3041         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3042         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3043                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3044 #endif
3045
3046         /*
3047          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3048          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3049          * even if a suitable page happened to be free.
3050          */
3051         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3052                 return false;
3053
3054         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3055         if (!order)
3056                 return true;
3057
3058         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3059         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3060                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3061                 int mt;
3062
3063                 if (!area->nr_free)
3064                         continue;
3065
3066                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3067                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3068                                 return true;
3069                 }
3070
3071 #ifdef CONFIG_CMA
3072                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3073                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3074                         return true;
3075                 }
3076 #endif
3077                 if (alloc_harder &&
3078                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3079                         return true;
3080         }
3081         return false;
3082 }
3083
3084 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3085                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3086 {
3087         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3088                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3089 }
3090
3091 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3092                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3093 {
3094         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3095         long cma_pages = 0;
3096
3097 #ifdef CONFIG_CMA
3098         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3099         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3100                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3101 #endif
3102
3103         /*
3104          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3105          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3106          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3107          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3108          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3109          */
3110         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3111                 return true;
3112
3113         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3114                                         free_pages);
3115 }
3116
3117 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3118                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3119 {
3120         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3121
3122         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3123                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3124
3125         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3126                                                                 free_pages);
3127 }
3128
3129 #ifdef CONFIG_NUMA
3130 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3131 {
3132         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3133                                 RECLAIM_DISTANCE;
3134 }
3135 #else   /* CONFIG_NUMA */
3136 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3137 {
3138         return true;
3139 }
3140 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3141
3142 /*
3143  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3144  * a page.
3145  */
3146 static struct page *
3147 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3148                                                 const struct alloc_context *ac)
3149 {
3150         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3151         struct zone *zone;
3152         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3153
3154         /*
3155          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3156          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3157          */
3158         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3159                                                                 ac->nodemask) {
3160                 struct page *page;
3161                 unsigned long mark;
3162
3163                 if (cpusets_enabled() &&
3164                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3165                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3166                                 continue;
3167                 /*
3168                  * When allocating a page cache page for writing, we
3169                  * want to get it from a node that is within its dirty
3170                  * limit, such that no single node holds more than its
3171                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3172                  * The dirty limits take into account the node's
3173                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3174                  * should be able to balance it without having to
3175                  * write pages from its LRU list.
3176                  *
3177                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3178                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3179                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3180                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3181                  * nodes are together not big enough to reach the
3182                  * global limit.  The proper fix for these situations
3183                  * will require awareness of nodes in the
3184                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3185                  */
3186                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3187                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3188                                 continue;
3189
3190                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3191                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3192                                 continue;
3193                         }
3194                 }
3195
3196                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3197                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3198                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3199                         int ret;
3200
3201                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3202                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3203                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3204                                 goto try_this_zone;
3205
3206                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3207                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3208                                 continue;
3209
3210                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3211                         switch (ret) {
3212                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3213                                 /* did not scan */
3214                                 continue;
3215                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3216                                 /* scanned but unreclaimable */
3217                                 continue;
3218                         default:
3219                                 /* did we reclaim enough */
3220                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3221                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3222                                         goto try_this_zone;
3223
3224                                 continue;
3225                         }
3226                 }
3227
3228 try_this_zone:
3229                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3230                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3231                 if (page) {
3232                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3233
3234                         /*
3235                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3236                          * if the pageblock should be reserved for the future
3237                          */
3238                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3239                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3240
3241                         return page;
3242                 }
3243         }
3244
3245         return NULL;
3246 }
3247
3248 /*
3249  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3250  * meminfo in irq context.
3251  */
3252 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3253 {
3254         bool ret = false;
3255
3256 #if NODES_SHIFT > 8
3257         ret = in_interrupt();
3258 #endif
3259         return ret;
3260 }
3261
3262 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3263 {
3264         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3265         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3266
3267         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3268                 return;
3269
3270         /*
3271          * This documents exceptions given to allocations in certain
3272          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3273          * of allowed nodes.
3274          */
3275         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3276                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3277                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3278                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3279         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3280                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3281
3282         show_mem(filter, nodemask);
3283 }
3284
3285 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3286 {
3287         struct va_format vaf;
3288         va_list args;
3289         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3290                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3291
3292         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3293                 return;
3294
3295         va_start(args, fmt);
3296         vaf.fmt = fmt;
3297         vaf.va = &args;
3298         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl\n",
3299                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3300                         nodemask_pr_args(nodemask));
3301         va_end(args);
3302
3303         cpuset_print_current_mems_allowed();
3304
3305         dump_stack();
3306         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3307 }
3308
3309 static inline struct page *
3310 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3311                               unsigned int alloc_flags,
3312                               const struct alloc_context *ac)
3313 {
3314         struct page *page;
3315
3316         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3317                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3318         /*
3319          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3320          * are depleted
3321          */
3322         if (!page)
3323                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3324                                 alloc_flags, ac);
3325
3326         return page;
3327 }
3328
3329 static inline struct page *
3330 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3331         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3332 {
3333         struct oom_control oc = {
3334                 .zonelist = ac->zonelist,
3335                 .nodemask = ac->nodemask,
3336                 .memcg = NULL,
3337                 .gfp_mask = gfp_mask,
3338                 .order = order,
3339         };
3340         struct page *page;
3341
3342         *did_some_progress = 0;
3343
3344         /*
3345          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3346          * making progress for us.
3347          */
3348         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3349                 *did_some_progress = 1;
3350                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3351                 return NULL;
3352         }
3353
3354         /*
3355          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3356          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3357          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3358          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3359          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3360          */
3361         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3362                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3363                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3364         if (page)
3365                 goto out;
3366
3367         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3368         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3369                 goto out;
3370         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3371         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3372                 goto out;
3373         /*
3374          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3375          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3376          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3377          * fallback than shooting a random task.
3378          */
3379         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3380                 goto out;
3381         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3382         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3383                 goto out;
3384         if (pm_suspended_storage())
3385                 goto out;
3386         /*
3387          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3388          * other request to make a forward progress.
3389          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3390          * do much for this context but let's try it to at least get
3391          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3392          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3393          * failures more gracefully we should just bail out here.
3394          */
3395
3396         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3397         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3398                 goto out;
3399
3400         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3401         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3402                 *did_some_progress = 1;
3403
3404                 /*
3405                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3406                  * reserves
3407                  */
3408                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3409                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3410                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3411         }
3412 out:
3413         mutex_unlock(&oom_lock);
3414         return page;
3415 }
3416
3417 /*
3418  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3419  * killer is consider as the only way to move forward.
3420  */
3421 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3422
3423 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3424 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3425 static struct page *
3426 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3427                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3428                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3429 {
3430         struct page *page;
3431         unsigned int noreclaim_flag;
3432
3433         if (!order)
3434                 return NULL;
3435
3436         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3437         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3438                                                                         prio);
3439         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3440
3441         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3442                 return NULL;
3443
3444         /*
3445          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3446          * count a compaction stall
3447          */
3448         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3449
3450         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3451
3452         if (page) {
3453                 struct zone *zone = page_zone(page);
3454
3455                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3456                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3457                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3458                 return page;
3459         }
3460
3461         /*
3462          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3463          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3464          */
3465         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3466
3467         cond_resched();
3468
3469         return NULL;
3470 }
3471
3472 static inline bool
3473 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3474                      enum compact_result compact_result,
3475                      enum compact_priority *compact_priority,
3476                      int *compaction_retries)
3477 {
3478         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3479         int min_priority;
3480         bool ret = false;
3481         int retries = *compaction_retries;
3482         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3483
3484         if (!order)
3485                 return false;
3486
3487         if (compaction_made_progress(compact_result))
3488                 (*compaction_retries)++;
3489
3490         /*
3491          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3492          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3493          * failure could be caused by insufficient priority
3494          */
3495         if (compaction_failed(compact_result))
3496                 goto check_priority;
3497
3498         /*
3499          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3500          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3501          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3502          * compaction.
3503          */
3504         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3505                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3506                 goto out;
3507         }
3508
3509         /*
3510          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3511          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3512          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3513          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3514          * would need much more detailed feedback from compaction to
3515          * make a better decision.
3516          */
3517         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3518                 max_retries /= 4;
3519         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3520                 ret = true;
3521                 goto out;
3522         }
3523
3524         /*
3525          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3526          * all retries or failed at the lower priorities.
3527          */
3528 check_priority:
3529         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3530                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3531
3532         if (*compact_priority > min_priority) {
3533                 (*compact_priority)--;
3534                 *compaction_retries = 0;
3535                 ret = true;
3536         }
3537 out:
3538         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3539         return ret;
3540 }
3541 #else
3542 static inline struct page *
3543 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3544                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3545                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3546 {
3547         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3548         return NULL;
3549 }
3550
3551 static inline bool
3552 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3553                      enum compact_result compact_result,
3554                      enum compact_priority *compact_priority,
3555                      int *compaction_retries)
3556 {
3557         struct zone *zone;
3558         struct zoneref *z;
3559
3560         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3561                 return false;
3562
3563         /*
3564          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3565          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3566          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3567          * watermarks are OK.
3568          */
3569         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3570                                         ac->nodemask) {
3571                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3572                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3573                         return true;
3574         }
3575         return false;
3576 }
3577 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3578
3579 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3580 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3581         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3582
3583 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3584 {
3585         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3586
3587         /* no reclaim without waiting on it */
3588         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3589                 return false;
3590
3591         /* this guy won't enter reclaim */
3592         if ((current->flags & PF_MEMALLOC) && !(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3593                 return false;
3594
3595         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3596         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3597                 return false;
3598
3599         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3600                 return false;
3601
3602         return true;
3603 }
3604
3605 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3606 {
3607         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3608                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3609 }
3610 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3611
3612 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3613 {
3614         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3615                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3616 }
3617 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3618 #endif
3619
3620 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3621 static int
3622 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3623                                         const struct alloc_context *ac)
3624 {
3625         struct reclaim_state reclaim_state;
3626         int progress;
3627         unsigned int noreclaim_flag;
3628
3629         cond_resched();
3630
3631         /* We now go into synchronous reclaim */
3632         cpuset_memory_pressure_bump();
3633         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3634         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3635         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3636         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3637
3638         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3639                                                                 ac->nodemask);
3640
3641         current->reclaim_state = NULL;
3642         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3643         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3644
3645         cond_resched();
3646
3647         return progress;
3648 }
3649
3650 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3651 static inline struct page *
3652 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3653                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3654                 unsigned long *did_some_progress)
3655 {
3656         struct page *page = NULL;
3657         bool drained = false;
3658
3659         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3660         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3661                 return NULL;
3662
3663 retry:
3664         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3665
3666         /*
3667          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3668          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3669          * Shrink them them and try again
3670          */
3671         if (!page && !drained) {
3672                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3673                 drain_all_pages(NULL);
3674                 drained = true;
3675                 goto retry;
3676         }
3677
3678         return page;
3679 }
3680
3681 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3682 {
3683         struct zoneref *z;
3684         struct zone *zone;
3685         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3686
3687         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3688                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3689                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3690                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3691                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3692         }
3693 }
3694
3695 static inline unsigned int
3696 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3697 {
3698         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3699
3700         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3701         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3702
3703         /*
3704          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3705          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3706          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3707          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3708          */
3709         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3710
3711         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3712                 /*
3713                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3714                  * if it can't schedule.
3715                  */
3716                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3717                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3718                 /*
3719                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3720                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3721                  */
3722                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3723         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3724                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3725
3726 #ifdef CONFIG_CMA
3727         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3728                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3729 #endif
3730         return alloc_flags;
3731 }
3732
3733 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
3734 {
3735         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
3736                 return false;
3737
3738         /*
3739          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
3740          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
3741          */
3742         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3743                 return false;
3744
3745         return true;
3746 }
3747
3748 /*
3749  * Distinguish requests which really need access to full memory
3750  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
3751  */
3752 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3753 {
3754         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3755                 return 0;
3756         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3757                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3758         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3759                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3760         if (!in_interrupt()) {
3761                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3762                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3763                 else if (oom_reserves_allowed(current))
3764                         return ALLOC_OOM;
3765         }
3766
3767         return 0;
3768 }
3769
3770 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3771 {
3772         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3773 }
3774
3775 /*
3776  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3777  * for the given allocation request.
3778  *
3779  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3780  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3781  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3782  *
3783  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3784  */
3785 static inline bool
3786 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3787                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3788                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3789 {
3790         struct zone *zone;
3791         struct zoneref *z;
3792
3793         /*
3794          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3795          * their order will become available due to high fragmentation so
3796          * always increment the no progress counter for them
3797          */
3798         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3799                 *no_progress_loops = 0;
3800         else
3801                 (*no_progress_loops)++;
3802
3803         /*
3804          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3805          * several times in the row.
3806          */
3807         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3808                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3809                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3810         }
3811
3812         /*
3813          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3814          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3815          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3816          * screwed and have to go OOM.
3817          */
3818         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3819                                         ac->nodemask) {
3820                 unsigned long available;
3821                 unsigned long reclaimable;
3822                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3823                 bool wmark;
3824
3825                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3826                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3827
3828                 /*
3829                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3830                  * reclaimable pages?
3831                  */
3832                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3833                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3834                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3835                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3836                 if (wmark) {
3837                         /*
3838                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3839                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3840                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3841                          * prevent from pre mature OOM
3842                          */
3843                         if (!did_some_progress) {
3844                                 unsigned long write_pending;
3845
3846                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3847                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3848
3849                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3850                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3851                                         return true;
3852                                 }
3853                         }
3854
3855                         /*
3856                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3857                          * context and the current implementation of the WQ
3858                          * concurrency control doesn't recognize that
3859                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3860                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3861                          * do a short sleep here rather than calling
3862                          * cond_resched().
3863                          */
3864                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3865                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3866                         else
3867                                 cond_resched();
3868
3869                         return true;
3870                 }
3871         }
3872
3873         return false;
3874 }
3875
3876 static inline bool
3877 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3878 {
3879         /*
3880          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3881          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3882          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3883          * such a way the check therein was true, and then it became false
3884          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3885          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3886          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3887          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3888          * caller can deal with a violated nodemask.
3889          */
3890         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3891                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3892                 ac->nodemask = NULL;
3893                 return true;
3894         }
3895
3896         /*
3897          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3898          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3899          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3900          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3901          * retry.
3902          */
3903         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3904                 return true;
3905
3906         return false;
3907 }
3908
3909 static inline struct page *
3910 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3911                                                 struct alloc_context *ac)
3912 {
3913         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3914         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3915         struct page *page = NULL;
3916         unsigned int alloc_flags;
3917         unsigned long did_some_progress;
3918         enum compact_priority compact_priority;
3919         enum compact_result compact_result;
3920         int compaction_retries;
3921         int no_progress_loops;
3922         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3923         int reserve_flags;
3924
3925         /*
3926          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3927          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3928          * be using allocators in order of preference for an area that is
3929          * too large.
3930          */
3931         if (order >= MAX_ORDER) {
3932                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3933                 return NULL;
3934         }
3935
3936         /*
3937          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3938          * callers that are not in atomic context.
3939          */
3940         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3941                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3942                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3943
3944 retry_cpuset:
3945         compaction_retries = 0;
3946         no_progress_loops = 0;
3947         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3948         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3949
3950         /*
3951          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3952          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3953          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3954          */
3955         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3956
3957         /*
3958          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3959          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3960          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3961          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3962          */
3963         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3964                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3965         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3966                 goto nopage;
3967
3968         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3969                 wake_all_kswapds(order, ac);
3970
3971         /*
3972          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3973          * that first
3974          */
3975         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3976         if (page)
3977                 goto got_pg;
3978
3979         /*
3980          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3981          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3982          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3983          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3984          * same migratetype.
3985          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3986          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3987          */
3988         if (can_direct_reclaim &&
3989                         (costly_order ||
3990                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3991                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3992                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3993                                                 alloc_flags, ac,
3994                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3995                                                 &compact_result);
3996                 if (page)
3997                         goto got_pg;
3998
3999                 /*
4000                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4001                  * includes THP page fault allocations
4002                  */
4003                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4004                         /*
4005                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4006                          * it is because sync compaction recently failed. If
4007                          * this is the case and the caller requested a THP
4008                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4009                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4010                          * direct reclaim.
4011                          */
4012                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4013                                 goto nopage;
4014
4015                         /*
4016                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4017                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4018                          * using async compaction.
4019                          */
4020                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4021                 }
4022         }
4023
4024 retry:
4025         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4026         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4027                 wake_all_kswapds(order, ac);
4028
4029         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4030         if (reserve_flags)
4031                 alloc_flags = reserve_flags;
4032
4033         /*
4034          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
4035          * These allocations are high priority and system rather than user
4036          * orientated.
4037          */
4038         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4039                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
4040                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4041                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4042         }
4043
4044         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4045         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4046         if (page)
4047                 goto got_pg;
4048
4049         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4050         if (!can_direct_reclaim)
4051                 goto nopage;
4052
4053         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4054         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4055                 goto nopage;
4056
4057         /* Try direct reclaim and then allocating */
4058         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4059                                                         &did_some_progress);
4060         if (page)
4061                 goto got_pg;
4062
4063         /* Try direct compaction and then allocating */
4064         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4065                                         compact_priority, &compact_result);
4066         if (page)
4067                 goto got_pg;
4068
4069         /* Do not loop if specifically requested */
4070         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4071                 goto nopage;
4072
4073         /*
4074          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4075          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4076          */
4077         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4078                 goto nopage;
4079
4080         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4081                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4082                 goto retry;
4083
4084         /*
4085          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4086          * reclaim is not able to make any progress because the current
4087          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4088          * of free memory (see __compaction_suitable)
4089          */
4090         if (did_some_progress > 0 &&
4091                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4092                                 compact_result, &compact_priority,
4093                                 &compaction_retries))
4094                 goto retry;
4095
4096
4097         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4098         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4099                 goto retry_cpuset;
4100
4101         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4102         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4103         if (page)
4104                 goto got_pg;
4105
4106         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4107         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4108             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4109              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4110                 goto nopage;
4111
4112         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4113         if (did_some_progress) {
4114                 no_progress_loops = 0;
4115                 goto retry;
4116         }
4117
4118 nopage:
4119         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4120         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4121                 goto retry_cpuset;
4122
4123         /*
4124          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4125          * we always retry
4126          */
4127         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4128                 /*
4129                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4130                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4131                  */
4132                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4133                         goto fail;
4134
4135                 /*
4136                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4137                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4138                  * for somebody to do a work for us
4139                  */
4140                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4141
4142                 /*
4143                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4144                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4145                  * so that we can identify them and convert them to something
4146                  * else.
4147                  */
4148                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4149
4150                 /*
4151                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4152                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4153                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4154                  * the situation worse
4155                  */
4156                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4157                 if (page)
4158                         goto got_pg;
4159
4160                 cond_resched();
4161                 goto retry;
4162         }
4163 fail:
4164         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4165                         "page allocation failure: order:%u", order);
4166 got_pg:
4167         return page;
4168 }
4169
4170 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4171                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4172                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4173                 unsigned int *alloc_flags)
4174 {
4175         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4176         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4177         ac->nodemask = nodemask;
4178         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4179
4180         if (cpusets_enabled()) {
4181                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4182                 if (!ac->nodemask)
4183                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4184                 else
4185                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4186         }
4187
4188         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4189         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4190
4191         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4192
4193         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4194                 return false;
4195
4196         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4197                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4198
4199         return true;
4200 }
4201
4202 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4203 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4204                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4205 {
4206         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4207         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4208
4209         /*
4210          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4211          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4212          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4213          */
4214         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4215                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4216 }
4217
4218 /*
4219  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4220  */
4221 struct page *
4222 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4223                                                         nodemask_t *nodemask)
4224 {
4225         struct page *page;
4226         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4227         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4228         struct alloc_context ac = { };
4229
4230         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4231         alloc_mask = gfp_mask;
4232         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4233                 return NULL;
4234
4235         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4236
4237         /* First allocation attempt */
4238         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4239         if (likely(page))
4240                 goto out;
4241
4242         /*
4243          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4244          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4245          * from a particular context which has been marked by
4246          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4247          */
4248         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4249         ac.spread_dirty_pages = false;
4250
4251         /*
4252          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4253          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4254          */
4255         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4256                 ac.nodemask = nodemask;
4257
4258         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4259
4260 out:
4261         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4262             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4263                 __free_pages(page, order);
4264                 page = NULL;
4265         }
4266
4267         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4268
4269         return page;
4270 }
4271 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4272
4273 /*
4274  * Common helper functions.
4275  */
4276 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4277 {
4278         struct page *page;
4279
4280         /*
4281          * __get_free_pages() returns a virtual address, which cannot represent
4282          * a highmem page
4283          */
4284         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4285
4286         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4287         if (!page)
4288                 return 0;
4289         return (unsigned long) page_address(page);
4290 }
4291 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4292
4293 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4294 {
4295         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4296 }
4297 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4298
4299 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4300 {
4301         if (put_page_testzero(page)) {
4302                 if (order == 0)
4303                         free_unref_page(page);
4304                 else
4305                         __free_pages_ok(page, order);
4306         }
4307 }
4308
4309 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4310
4311 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4312 {
4313         if (addr != 0) {
4314                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4315                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4316         }
4317 }
4318
4319 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4320
4321 /*
4322  * Page Fragment:
4323  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4324  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4325  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4326  *
4327  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4328  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4329  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4330  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4331  */
4332 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4333                                              gfp_t gfp_mask)
4334 {
4335         struct page *page = NULL;
4336         gfp_t gfp = gfp_mask;
4337
4338 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4339         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4340                     __GFP_NOMEMALLOC;
4341         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4342                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4343         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4344 #endif
4345         if (unlikely(!page))
4346                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4347
4348         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4349
4350         return page;
4351 }
4352
4353 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4354 {
4355         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4356
4357         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4358                 unsigned int order = compound_order(page);
4359
4360                 if (order == 0)
4361                         free_unref_page(page);
4362                 else
4363                         __free_pages_ok(page, order);
4364         }
4365 }
4366 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4367
4368 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4369                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4370 {
4371         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4372         struct page *page;
4373         int offset;
4374
4375         if (unlikely(!nc->va)) {
4376 refill:
4377                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4378                 if (!page)
4379                         return NULL;
4380
4381 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4382                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4383                 size = nc->size;
4384 #endif
4385                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4386                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4387                  */
4388                 page_ref_add(page, size - 1);
4389
4390                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4391                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4392                 nc->pagecnt_bias = size;
4393                 nc->offset = size;
4394         }
4395
4396         offset = nc->offset - fragsz;
4397         if (unlikely(offset < 0)) {
4398                 page = virt_to_page(nc->va);
4399
4400                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4401                         goto refill;
4402
4403 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4404                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4405                 size = nc->size;
4406 #endif
4407                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4408                 set_page_count(page, size);
4409
4410                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4411                 nc->pagecnt_bias = size;
4412                 offset = size - fragsz;
4413         }
4414
4415         nc->pagecnt_bias--;
4416         nc->offset = offset;
4417
4418         return nc->va + offset;
4419 }
4420 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4421
4422 /*
4423  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4424  */
4425 void page_frag_free(void *addr)
4426 {
4427         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4428
4429         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4430                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4431 }
4432 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4433
4434 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4435                 size_t size)
4436 {
4437         if (addr) {
4438                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4439                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4440
4441                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4442                 while (used < alloc_end) {
4443                         free_page(used);
4444                         used += PAGE_SIZE;
4445                 }
4446         }
4447         return (void *)addr;
4448 }
4449
4450 /**
4451  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4452  * @size: the number of bytes to allocate
4453  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4454  *
4455  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4456  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4457  * allocate memory in power-of-two pages.
4458  *
4459  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4460  *
4461  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4462  */
4463 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4464 {
4465         unsigned int order = get_order(size);
4466         unsigned long addr;
4467
4468         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4469         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4470 }
4471 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4472
4473 /**
4474  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4475  *                         pages on a node.
4476  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4477  * @size: the number of bytes to allocate
4478  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4479  *
4480  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4481  * back.
4482  */
4483 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4484 {
4485         unsigned int order = get_order(size);
4486         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4487         if (!p)
4488                 return NULL;
4489         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4490 }
4491
4492 /**
4493  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4494  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4495  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4496  *
4497  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4498  */
4499 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4500 {
4501         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4502         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4503
4504         while (addr < end) {
4505                 free_page(addr);
4506                 addr += PAGE_SIZE;
4507         }
4508 }
4509 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4510
4511 /**
4512  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4513  * @offset: The zone index of the highest zone
4514  *
4515  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4516  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4517  * zone, the number of pages is calculated as:
4518  *
4519  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4520  */
4521 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4522 {
4523         struct zoneref *z;
4524         struct zone *zone;
4525
4526         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4527         unsigned long sum = 0;
4528
4529         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4530
4531         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4532                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4533                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4534                 if (size > high)
4535                         sum += size - high;
4536         }
4537
4538         return sum;
4539 }
4540
4541 /**
4542  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4543  *
4544  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4545  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4546  */
4547 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4548 {
4549         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4550 }
4551 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4552
4553 /**
4554  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4555  *
4556  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4557  * high watermark within all zones.
4558  */
4559 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4560 {
4561         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4562 }
4563
4564 static inline void show_node(struct zone *zone)
4565 {
4566         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4567                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4568 }
4569
4570 long si_mem_available(void)
4571 {
4572         long available;
4573         unsigned long pagecache;
4574         unsigned long wmark_low = 0;
4575         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4576         struct zone *zone;
4577         int lru;
4578
4579         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4580                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4581
4582         for_each_zone(zone)
4583                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4584
4585         /*
4586          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4587          * without causing swapping.
4588          */
4589         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4590
4591         /*
4592          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4593          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4594          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4595          */
4596         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4597         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4598         available += pagecache;
4599
4600         /*
4601          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4602          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4603          */
4604         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4605                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4606                          wmark_low);
4607
4608         if (available < 0)
4609                 available = 0;
4610         return available;
4611 }
4612 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4613
4614 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4615 {
4616         val->totalram = totalram_pages;
4617         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4618         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4619         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4620         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4621         val->freehigh = nr_free_highpages();
4622         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4623 }
4624
4625 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4626
4627 #ifdef CONFIG_NUMA
4628 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4629 {
4630         int zone_type;          /* needs to be signed */
4631         unsigned long managed_pages = 0;
4632         unsigned long managed_highpages = 0;
4633         unsigned long free_highpages = 0;
4634         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4635
4636         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4637                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4638         val->totalram = managed_pages;
4639         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4640         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4641 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4642         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4643                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4644
4645                 if (is_highmem(zone)) {
4646                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4647                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4648                 }
4649         }
4650         val->totalhigh = managed_highpages;
4651         val->freehigh = free_highpages;
4652 #else
4653         val->totalhigh = managed_highpages;
4654         val->freehigh = free_highpages;
4655 #endif
4656         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4657 }
4658 #endif
4659
4660 /*
4661  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4662  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4663  */
4664 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4665 {
4666         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4667                 return false;
4668
4669         /*
4670          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4671          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4672          * have to be precise here.
4673          */
4674         if (!nodemask)
4675                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4676
4677         return !node_isset(nid, *nodemask);
4678 }
4679
4680 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4681
4682 static void show_migration_types(unsigned char type)
4683 {
4684         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4685                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4686                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4687                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4688                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4689 #ifdef CONFIG_CMA
4690                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4691 #endif
4692 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4693                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4694 #endif
4695         };
4696         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4697         char *p = tmp;
4698         int i;
4699
4700         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4701                 if (type & (1 << i))
4702                         *p++ = types[i];
4703         }
4704
4705         *p = '\0';
4706         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4707 }
4708
4709 /*
4710  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4711  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4712  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4713  *
4714  * Bits in @filter:
4715  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4716  *   cpuset.
4717  */
4718 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4719 {
4720         unsigned long free_pcp = 0;
4721         int cpu;
4722         struct zone *zone;
4723         pg_data_t *pgdat;
4724
4725         for_each_populated_zone(zone) {
4726                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4727                         continue;
4728
4729                 for_each_online_cpu(cpu)
4730                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4731         }
4732
4733         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4734                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4735                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4736                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4737                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4738                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4739                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4740                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4741                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4742                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4743                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4744                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4745                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4746                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4747                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4748                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4749                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4750                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4751                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4752                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4753                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
4754                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
4755                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
4756                 free_pcp,
4757                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4758
4759         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4760                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4761                         continue;
4762
4763                 printk("Node %d"
4764                         " active_anon:%lukB"
4765                         " inactive_anon:%lukB"
4766                         " active_file:%lukB"
4767                         " inactive_file:%lukB"
4768                         " unevictable:%lukB"
4769                         " isolated(anon):%lukB"
4770                         " isolated(file):%lukB"
4771                         " mapped:%lukB"
4772                         " dirty:%lukB"
4773                         " writeback:%lukB"
4774                         " shmem:%lukB"
4775 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4776                         " shmem_thp: %lukB"
4777                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4778                         " anon_thp: %lukB"
4779 #endif
4780                         " writeback_tmp:%lukB"
4781                         " unstable:%lukB"
4782                         " all_unreclaimable? %s"
4783                         "\n",
4784                         pgdat->node_id,
4785                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4786                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4787                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4788                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4789                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4790                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4791                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4792                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4793                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4794                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4795                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4796 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4797                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4798                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4799                                         * HPAGE_PMD_NR),
4800                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4801 #endif
4802                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4803                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4804                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4805                                 "yes" : "no");
4806         }
4807
4808         for_each_populated_zone(zone) {
4809                 int i;
4810
4811                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4812                         continue;
4813
4814                 free_pcp = 0;
4815                 for_each_online_cpu(cpu)
4816                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4817
4818                 show_node(zone);
4819                 printk(KERN_CONT
4820                         "%s"
4821                         " free:%lukB"
4822                         " min:%lukB"
4823                         " low:%lukB"
4824                         " high:%lukB"
4825                         " active_anon:%lukB"
4826                         " inactive_anon:%lukB"
4827                         " active_file:%lukB"
4828                         " inactive_file:%lukB"
4829                         " unevictable:%lukB"
4830                         " writepending:%lukB"
4831                         " present:%lukB"
4832                         " managed:%lukB"
4833                         " mlocked:%lukB"
4834                         " kernel_stack:%lukB"
4835                         " pagetables:%lukB"
4836                         " bounce:%lukB"
4837                         " free_pcp:%lukB"
4838                         " local_pcp:%ukB"
4839                         " free_cma:%lukB"
4840                         "\n",
4841                         zone->name,
4842                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4843                         K(min_wmark_pages(zone)),
4844                         K(low_wmark_pages(zone)),
4845                         K(high_wmark_pages(zone)),
4846                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4847                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4848                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4849                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4850                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4851                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4852                         K(zone->present_pages),
4853                         K(zone->managed_pages),
4854                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4855                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4856                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4857                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4858                         K(free_pcp),
4859                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4860                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4861                 printk("lowmem_reserve[]:");
4862                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4863                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4864                 printk(KERN_CONT "\n");
4865         }
4866
4867         for_each_populated_zone(zone) {
4868                 unsigned int order;
4869                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4870                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4871
4872                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4873                         continue;
4874                 show_node(zone);
4875                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4876
4877                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4878                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4879                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4880                         int type;
4881
4882                         nr[order] = area->nr_free;
4883                         total += nr[order] << order;
4884
4885                         types[order] = 0;
4886                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4887                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4888                                         types[order] |= 1 << type;
4889                         }
4890                 }
4891                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4892                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4893                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4894                                nr[order], K(1UL) << order);
4895                         if (nr[order])
4896                                 show_migration_types(types[order]);
4897                 }
4898                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4899         }
4900
4901         hugetlb_show_meminfo();
4902
4903         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4904
4905         show_swap_cache_info();
4906 }
4907
4908 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4909 {
4910         zoneref->zone = zone;
4911         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4912 }
4913
4914 /*
4915  * Builds allocation fallback zone lists.
4916  *
4917  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4918  */
4919 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
4920 {
4921         struct zone *zone;
4922         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4923         int nr_zones = 0;
4924
4925         do {
4926                 zone_type--;
4927                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4928                 if (managed_zone(zone)) {
4929                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
4930                         check_highest_zone(zone_type);
4931                 }
4932         } while (zone_type);
4933
4934         return nr_zones;
4935 }
4936
4937 #ifdef CONFIG_NUMA
4938
4939 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4940 {
4941         /*
4942          * We used to support different zonlists modes but they turned
4943          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
4944          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
4945          * not fail it silently
4946          */
4947         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
4948                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4949                 return -EINVAL;
4950         }
4951         return 0;
4952 }
4953
4954 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4955 {
4956         if (!s)
4957                 return 0;
4958
4959         return __parse_numa_zonelist_order(s);
4960 }
4961 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4962
4963 char numa_zonelist_order[] = "Node";
4964
4965 /*
4966  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4967  */
4968 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4969                 void __user *buffer, size_t *length,
4970                 loff_t *ppos)
4971 {
4972         char *str;
4973         int ret;
4974
4975         if (!write)
4976                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4977         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
4978         if (IS_ERR(str))
4979                 return PTR_ERR(str);
4980
4981         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
4982         kfree(str);
4983         return ret;
4984 }
4985
4986
4987 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4988 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4989
4990 /**
4991  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4992  * @node: node whose fallback list we're appending
4993  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4994  *
4995  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4996  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4997  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4998  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4999  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5000  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5001  * on them otherwise.
5002  * It returns -1 if no node is found.
5003  */
5004 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5005 {
5006         int n, val;
5007         int min_val = INT_MAX;
5008         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5009         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5010
5011         /* Use the local node if we haven't already */
5012         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5013                 node_set(node, *used_node_mask);
5014                 return node;
5015         }
5016
5017         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5018
5019                 /* Don't want a node to appear more than once */
5020                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5021                         continue;
5022
5023                 /* Use the distance array to find the distance */
5024                 val = node_distance(node, n);
5025
5026                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5027                 val += (n < node);
5028
5029                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5030                 tmp = cpumask_of_node(n);
5031                 if (!cpumask_empty(tmp))
5032                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5033
5034                 /* Slight preference for less loaded node */
5035                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5036                 val += node_load[n];
5037
5038                 if (val < min_val) {
5039                         min_val = val;
5040                         best_node = n;
5041                 }
5042         }
5043
5044         if (best_node >= 0)
5045                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5046
5047         return best_node;
5048 }
5049
5050
5051 /*
5052  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5053  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5054  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5055  */
5056 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5057                 unsigned nr_nodes)
5058 {
5059         struct zoneref *zonerefs;
5060         int i;
5061
5062         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5063
5064         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5065                 int nr_zones;
5066
5067                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5068
5069                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5070                 zonerefs += nr_zones;
5071         }
5072         zonerefs->zone = NULL;
5073         zonerefs->zone_idx = 0;
5074 }
5075
5076 /*
5077  * Build gfp_thisnode zonelists
5078  */
5079 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5080 {
5081         struct zoneref *zonerefs;
5082         int nr_zones;
5083
5084         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5085         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5086         zonerefs += nr_zones;
5087         zonerefs->zone = NULL;
5088         zonerefs->zone_idx = 0;
5089 }
5090
5091 /*
5092  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5093  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5094  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5095  * may still exist in local DMA zone.
5096  */
5097
5098 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5099 {
5100         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5101         int node, load, nr_nodes = 0;
5102         nodemask_t used_mask;
5103         int local_node, prev_node;
5104
5105         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5106         local_node = pgdat->node_id;
5107         load = nr_online_nodes;
5108         prev_node = local_node;
5109         nodes_clear(used_mask);
5110
5111         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5112         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5113                 /*
5114                  * We don't want to pressure a particular node.
5115                  * So adding penalty to the first node in same
5116                  * distance group to make it round-robin.
5117                  */
5118                 if (node_distance(local_node, node) !=
5119                     node_distance(local_node, prev_node))
5120                         node_load[node] = load;
5121
5122                 node_order[nr_nodes++] = node;
5123                 prev_node = node;
5124                 load--;
5125         }
5126
5127         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5128         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5129 }
5130
5131 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5132 /*
5133  * Return node id of node used for "local" allocations.
5134  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5135  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5136  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5137  */
5138 int local_memory_node(int node)
5139 {
5140         struct zoneref *z;
5141
5142         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5143                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5144                                    NULL);
5145         return z->zone->node;
5146 }
5147 #endif
5148
5149 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5150 static void setup_min_slab_ratio(void);
5151 #else   /* CONFIG_NUMA */
5152
5153 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5154 {
5155         int node, local_node;
5156         struct zoneref *zonerefs;
5157         int nr_zones;
5158
5159         local_node = pgdat->node_id;
5160
5161         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5162         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5163         zonerefs += nr_zones;
5164
5165         /*
5166          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5167          * of all the other nodes.
5168          * We don't want to pressure a particular node, so when
5169          * building the zones for node N, we make sure that the
5170          * zones coming right after the local ones are those from
5171          * node N+1 (modulo N)
5172          */
5173         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5174                 if (!node_online(node))
5175                         continue;
5176                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5177                 zonerefs += nr_zones;
5178         }
5179         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5180                 if (!node_online(node))
5181                         continue;
5182                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5183                 zonerefs += nr_zones;
5184         }
5185
5186         zonerefs->zone = NULL;
5187         zonerefs->zone_idx = 0;
5188 }
5189
5190 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5191
5192 /*
5193  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5194  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5195  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5196  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5197  * with interrupts disabled.
5198  *
5199  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5200  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5201  * hotplugged processors.
5202  *
5203  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5204  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5205  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5206  */
5207 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5208 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5209 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5210
5211 static void __build_all_zonelists(void *data)
5212 {
5213         int nid;
5214         int __maybe_unused cpu;
5215         pg_data_t *self = data;
5216         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5217
5218         spin_lock(&lock);
5219
5220 #ifdef CONFIG_NUMA
5221         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5222 #endif
5223
5224         /*
5225          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5226          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5227          */
5228         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5229                 build_zonelists(self);
5230         } else {
5231                 for_each_online_node(nid) {
5232                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5233
5234                         build_zonelists(pgdat);
5235                 }
5236
5237 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5238                 /*
5239                  * We now know the "local memory node" for each node--
5240                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5241                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5242                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5243                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5244                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5245                  */
5246                 for_each_online_cpu(cpu)
5247                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5248 #endif
5249         }
5250
5251         spin_unlock(&lock);
5252 }
5253
5254 static noinline void __init
5255 build_all_zonelists_init(void)
5256 {
5257         int cpu;
5258
5259         __build_all_zonelists(NULL);
5260
5261         /*
5262          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5263          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5264          * each zone will be allocated later when the per cpu
5265          * allocator is available.
5266          *
5267          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5268          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5269          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5270          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5271          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5272          * (a chicken-egg dilemma).
5273          */
5274         for_each_possible_cpu(cpu)
5275                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5276
5277         mminit_verify_zonelist();
5278         cpuset_init_current_mems_allowed();
5279 }
5280
5281 /*
5282  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5283  *
5284  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5285  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5286  */
5287 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5288 {
5289         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5290                 build_all_zonelists_init();
5291         } else {
5292                 __build_all_zonelists(pgdat);
5293                 /* cpuset refresh routine should be here */
5294         }
5295         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5296         /*
5297          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5298          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5299          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5300          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5301          * disabled and enable it later
5302          */
5303         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5304                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5305         else
5306                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5307
5308         pr_info("Built %i zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5309                 nr_online_nodes,
5310                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5311                 vm_total_pages);
5312 #ifdef CONFIG_NUMA
5313         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5314 #endif
5315 }
5316
5317 /*
5318  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5319  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5320  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5321  */
5322 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5323                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5324 {
5325         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5326         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5327         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5328         unsigned long pfn;
5329         unsigned long nr_initialised = 0;
5330 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5331         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5332 #endif
5333
5334         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5335                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5336
5337         /*
5338          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5339          * memory
5340          */
5341         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5342                 start_pfn += altmap->reserve;
5343
5344         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5345                 /*
5346                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5347                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5348                  */
5349                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5350                         goto not_early;
5351
5352                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5353 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5354                         /*
5355                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5356                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5357                          * on our next iteration of the loop.
5358                          */
5359                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5360 #endif
5361                         continue;
5362                 }
5363                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5364                         continue;
5365                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5366                         break;
5367
5368 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5369                 /*
5370                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5371                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5372                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5373                  */
5374                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5375                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5376                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5377                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5378                                                 break;
5379                                 r = tmp;
5380                         }
5381                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5382                             memblock_is_mirror(r)) {
5383                                 /* already initialized as NORMAL */
5384                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5385                                 continue;
5386                         }
5387                 }
5388 #endif
5389
5390 not_early:
5391                 /*
5392                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5393                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5394                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5395                  * the address space during boot when many long-lived
5396                  * kernel allocations are made.
5397                  *
5398                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5399                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5400                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5401                  * pfn out of zone.
5402                  */
5403                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5404                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5405
5406                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5407                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5408                         cond_resched();
5409                 } else {
5410                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5411                 }
5412         }
5413 }
5414
5415 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5416 {
5417         unsigned int order, t;
5418         for_each_migratetype_order(order, t) {
5419                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5420                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5421         }
5422 }
5423
5424 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5425 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5426         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5427 #endif
5428
5429 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5430 {
5431 #ifdef CONFIG_MMU
5432         int batch;
5433
5434         /*
5435          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5436          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5437          *
5438          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5439          */
5440         batch = zone->managed_pages / 1024;
5441         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5442                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5443         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5444         if (batch < 1)
5445                 batch = 1;
5446
5447         /*
5448          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5449          * of 2 value was found to be more likely to have
5450          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5451          *
5452          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5453          * batches of pages, one task can end up with a lot
5454          * of pages of one half of the possible page colors
5455          * and the other with pages of the other colors.
5456          */
5457         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5458
5459         return batch;
5460
5461 #else
5462         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5463          * conditions.
5464          *
5465          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5466          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5467          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5468          *
5469          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5470          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5471          * can be a significant delay between the individual batches being
5472          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5473          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5474          */
5475         return 0;
5476 #endif
5477 }
5478
5479 /*
5480  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5481  * ->batch must never be higher then ->high.
5482  * The following function updates them in a safe manner without read side
5483  * locking.
5484  *
5485  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5486  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5487  *
5488  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5489  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5490  * exist).
5491  */
5492 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5493                 unsigned long batch)
5494 {
5495        /* start with a fail safe value for batch */
5496         pcp->batch = 1;
5497         smp_wmb();
5498
5499        /* Update high, then batch, in order */
5500         pcp->high = high;
5501         smp_wmb();
5502
5503         pcp->batch = batch;
5504 }
5505
5506 /* a companion to pageset_set_high() */
5507 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5508 {
5509         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5510 }
5511
5512 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5513 {
5514         struct per_cpu_pages *pcp;
5515         int migratetype;
5516
5517         memset(p, 0, sizeof(*p));
5518
5519         pcp = &p->pcp;
5520         pcp->count = 0;
5521         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5522                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5523 }
5524
5525 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5526 {
5527         pageset_init(p);
5528         pageset_set_batch(p, batch);
5529 }
5530
5531 /*
5532  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5533  * to the value high for the pageset p.
5534  */
5535 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5536                                 unsigned long high)
5537 {
5538         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5539         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5540                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5541
5542         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5543 }
5544
5545 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5546                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5547 {
5548         if (percpu_pagelist_fraction)
5549                 pageset_set_high(pcp,
5550                         (zone->managed_pages /
5551                                 percpu_pagelist_fraction));
5552         else
5553                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5554 }
5555
5556 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5557 {
5558         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5559
5560         pageset_init(pcp);
5561         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5562 }
5563
5564 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5565 {
5566         int cpu;
5567         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5568         for_each_possible_cpu(cpu)
5569                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5570 }
5571
5572 /*
5573  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5574  * Before this call only boot pagesets were available.
5575  */
5576 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5577 {
5578         struct pglist_data *pgdat;
5579         struct zone *zone;
5580
5581         for_each_populated_zone(zone)
5582                 setup_zone_pageset(zone);
5583
5584         for_each_online_pgdat(pgdat)
5585                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5586                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5587 }
5588
5589 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5590 {
5591         /*
5592          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5593          * relies on the ability of the linker to provide the
5594          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5595          */
5596         zone->pageset = &boot_pageset;
5597
5598         if (populated_zone(zone))
5599                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5600                         zone->name, zone->present_pages,
5601                                          zone_batchsize(zone));
5602 }
5603
5604 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5605                                         unsigned long zone_start_pfn,
5606                                         unsigned long size)
5607 {
5608         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5609
5610         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5611
5612         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5613
5614         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5615                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5616                         pgdat->node_id,
5617                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5618                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5619
5620         zone_init_free_lists(zone);
5621         zone->initialized = 1;
5622 }
5623
5624 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5625 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5626
5627 /*
5628  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5629  */
5630 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5631                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5632 {
5633         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5634         int nid;
5635
5636         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5637                 return state->last_nid;
5638
5639         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5640         if (nid != -1) {
5641                 state->last_start = start_pfn;
5642                 state->last_end = end_pfn;
5643                 state->last_nid = nid;
5644         }
5645
5646         return nid;
5647 }
5648 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5649
5650 /**
5651  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5652  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5653  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5654  *
5655  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5656  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5657  * memblock_free_early_nid() manually.
5658  */
5659 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5660 {
5661         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5662         int i, this_nid;
5663
5664         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5665                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5666                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5667
5668                 if (start_pfn < end_pfn)
5669                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5670                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5671                                         this_nid);
5672         }
5673 }
5674
5675 /**
5676  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5677  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5678  *
5679  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5680  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5681  */
5682 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5683 {
5684         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5685         int i, this_nid;
5686
5687         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5688                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5689 }
5690
5691 /**
5692  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5693  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5694  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5695  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5696  *
5697  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5698  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5699  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5700  * PFNs will be 0.
5701  */
5702 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5703                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5704 {
5705         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5706         int i;
5707
5708         *start_pfn = -1UL;
5709         *end_pfn = 0;
5710
5711         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5712                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5713                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5714         }
5715
5716         if (*start_pfn == -1UL)
5717                 *start_pfn = 0;
5718 }
5719
5720 /*
5721  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5722  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5723  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5724  */
5725 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5726 {
5727         int zone_index;
5728         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5729                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5730                         continue;
5731
5732                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5733                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5734                         break;
5735         }
5736
5737         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5738         movable_zone = zone_index;
5739 }
5740
5741 /*
5742  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5743  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5744  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5745  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5746  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5747  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5748  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5749  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5750  */
5751 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5752                                         unsigned long zone_type,
5753                                         unsigned long node_start_pfn,
5754                                         unsigned long node_end_pfn,
5755                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5756                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5757 {
5758         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5759         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5760                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5761                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5762                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5763                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5764                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5765
5766                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5767                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5768                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5769                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5770                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5771
5772                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5773                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5774                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5775         }
5776 }
5777
5778 /*
5779  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5780  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5781  */
5782 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5783                                         unsigned long zone_type,
5784                                         unsigned long node_start_pfn,
5785                                         unsigned long node_end_pfn,
5786                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5787                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5788                                         unsigned long *ignored)
5789 {
5790         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5791         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5792                 return 0;
5793
5794         /* Get the start and end of the zone */
5795         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5796         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5797         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5798                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5799                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5800
5801         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5802         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5803                 return 0;
5804
5805         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5806         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5807         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5808
5809         /* Return the spanned pages */
5810         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5811 }
5812
5813 /*
5814  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5815  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5816  */
5817 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5818                                 unsigned long range_start_pfn,
5819                                 unsigned long range_end_pfn)
5820 {
5821         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5822         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5823         int i;
5824
5825         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5826                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5827                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5828                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5829         }
5830         return nr_absent;
5831 }
5832
5833 /**
5834  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5835  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5836  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5837  *
5838  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5839  */
5840 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5841                                                         unsigned long end_pfn)
5842 {
5843         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5844 }
5845
5846 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5847 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5848                                         unsigned long zone_type,
5849                                         unsigned long node_start_pfn,
5850                                         unsigned long node_end_pfn,
5851                                         unsigned long *ignored)
5852 {
5853         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5854         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5855         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5856         unsigned long nr_absent;
5857
5858         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5859         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5860                 return 0;
5861
5862         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5863         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5864
5865         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5866                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5867                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5868         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5869
5870         /*
5871          * ZONE_MOVABLE handling.
5872          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5873          * and vice versa.
5874          */
5875         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5876                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5877                 struct memblock_region *r;
5878
5879                 for_each_memblock(memory, r) {
5880                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5881                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5882                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5883                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5884
5885                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5886                             memblock_is_mirror(r))
5887                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5888
5889                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5890                             !memblock_is_mirror(r))
5891                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5892                 }
5893         }
5894
5895         return nr_absent;
5896 }
5897
5898 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5899 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5900                                         unsigned long zone_type,
5901                                         unsigned long node_start_pfn,
5902                                         unsigned long node_end_pfn,
5903                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5904                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5905                                         unsigned long *zones_size)
5906 {
5907         unsigned int zone;
5908
5909         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5910         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5911                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5912
5913         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5914
5915         return zones_size[zone_type];
5916 }
5917
5918 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5919                                                 unsigned long zone_type,
5920                                                 unsigned long node_start_pfn,
5921                                                 unsigned long node_end_pfn,
5922                                                 unsigned long *zholes_size)
5923 {
5924         if (!zholes_size)
5925                 return 0;
5926
5927         return zholes_size[zone_type];
5928 }
5929
5930 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5931
5932 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5933                                                 unsigned long node_start_pfn,
5934                                                 unsigned long node_end_pfn,
5935                                                 unsigned long *zones_size,
5936                                                 unsigned long *zholes_size)
5937 {
5938         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5939         enum zone_type i;
5940
5941         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5942                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5943                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5944                 unsigned long size, real_size;
5945
5946                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5947                                                   node_start_pfn,
5948                                                   node_end_pfn,
5949                                                   &zone_start_pfn,
5950                                                   &zone_end_pfn,
5951                                                   zones_size);
5952                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5953                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5954                                                   zholes_size);
5955                 if (size)
5956                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5957                 else
5958                         zone->zone_start_pfn = 0;
5959                 zone->spanned_pages = size;
5960                 zone->present_pages = real_size;
5961
5962                 totalpages += size;
5963                 realtotalpages += real_size;
5964         }
5965
5966         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5967         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5968         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5969                                                         realtotalpages);
5970 }
5971
5972 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5973 /*
5974  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5975  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5976  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5977  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5978  * bytes.
5979  */
5980 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5981 {
5982         unsigned long usemapsize;
5983
5984         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5985         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5986         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5987         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5988         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5989
5990         return usemapsize / 8;
5991 }
5992
5993 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5994                                 struct zone *zone,
5995                                 unsigned long zone_start_pfn,
5996                                 unsigned long zonesize)
5997 {
5998         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5999         zone->pageblock_flags = NULL;
6000         if (usemapsize)
6001                 zone->pageblock_flags =
6002                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6003                                                          pgdat->node_id);
6004 }
6005 #else
6006 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6007                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6008 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6009
6010 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6011
6012 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6013 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6014 {
6015         unsigned int order;
6016
6017         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6018         if (pageblock_order)
6019                 return;
6020
6021         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6022                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6023         else
6024                 order = MAX_ORDER - 1;
6025
6026         /*
6027          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6028          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6029          * powerpc.
6030          */
6031         pageblock_order = order;
6032 }
6033 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6034
6035 /*
6036  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6037  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6038  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6039  * the kernel config
6040  */
6041 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6042 {
6043 }
6044
6045 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6046
6047 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6048                                                    unsigned long present_pages)
6049 {
6050         unsigned long pages = spanned_pages;
6051
6052         /*
6053          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6054          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6055          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6056          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6057          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6058          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6059          */
6060         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6061             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6062                 pages = present_pages;
6063
6064         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6065 }
6066
6067 /*
6068  * Set up the zone data structures:
6069  *   - mark all pages reserved
6070  *   - mark all memory queues empty
6071  *   - clear the memory bitmaps
6072  *
6073  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6074  */
6075 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6076 {
6077         enum zone_type j;
6078         int nid = pgdat->node_id;
6079
6080         pgdat_resize_init(pgdat);
6081 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6082         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6083         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6084         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6085 #endif
6086 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6087         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6088         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6089         pgdat->split_queue_len = 0;
6090 #endif
6091         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6092         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6093 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6094         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6095 #endif
6096         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6097         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6098         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6099
6100         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6101
6102         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6103                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6104                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6105                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6106
6107                 size = zone->spanned_pages;
6108                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6109
6110                 /*
6111                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6112                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6113                  * and per-cpu initialisations
6114                  */
6115                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6116                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6117                         if (freesize >= memmap_pages) {
6118                                 freesize -= memmap_pages;
6119                                 if (memmap_pages)
6120                                         printk(KERN_DEBUG
6121                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6122                                                zone_names[j], memmap_pages);
6123                         } else
6124                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6125                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6126                 }
6127
6128                 /* Account for reserved pages */
6129                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6130                         freesize -= dma_reserve;
6131                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6132                                         zone_names[0], dma_reserve);
6133                 }
6134
6135                 if (!is_highmem_idx(j))
6136                         nr_kernel_pages += freesize;
6137                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6138                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6139                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6140                 nr_all_pages += freesize;
6141
6142                 /*
6143                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6144                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6145                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6146                  */
6147                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6148 #ifdef CONFIG_NUMA
6149                 zone->node = nid;
6150 #endif
6151                 zone->name = zone_names[j];
6152                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6153                 spin_lock_init(&zone->lock);
6154                 zone_seqlock_init(zone);
6155                 zone_pcp_init(zone);
6156
6157                 if (!size)
6158                         continue;
6159
6160                 set_pageblock_order();
6161                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6162                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6163                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6164         }
6165 }
6166
6167 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6168 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6169 {
6170         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6171         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6172
6173         /* Skip empty nodes */
6174         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6175                 return;
6176
6177         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6178         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6179         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6180         if (!pgdat->node_mem_map) {
6181                 unsigned long size, end;
6182                 struct page *map;
6183
6184                 /*
6185                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6186                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6187                  * for the buddy allocator to function correctly.
6188                  */
6189                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6190                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6191                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6192                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6193                 if (!map)
6194                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6195                                                                pgdat->node_id);
6196                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6197         }
6198         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6199                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6200                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6201 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6202         /*
6203          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6204          */
6205         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6206                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6207 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6208                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6209                         mem_map -= offset;
6210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6211         }
6212 #endif
6213 }
6214 #else
6215 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6216 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6217
6218 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6219                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6220 {
6221         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6222         unsigned long start_pfn = 0;
6223         unsigned long end_pfn = 0;
6224
6225         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6226         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6227
6228         pgdat->node_id = nid;
6229         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6230         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6231 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6232         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6233         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6234                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6235                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6236 #else
6237         start_pfn = node_start_pfn;
6238 #endif
6239         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6240                                   zones_size, zholes_size);
6241
6242         alloc_node_mem_map(pgdat);
6243
6244         reset_deferred_meminit(pgdat);
6245         free_area_init_core(pgdat);
6246 }
6247
6248 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
6249 /*
6250  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6251  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6252  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6253  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6254  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6255  */
6256 void __paginginit zero_resv_unavail(void)
6257 {
6258         phys_addr_t start, end;
6259         unsigned long pfn;
6260         u64 i, pgcnt;
6261
6262         /*
6263          * Loop through ranges that are reserved, but do not have reported
6264          * physical memory backing.
6265          */
6266         pgcnt = 0;
6267         for_each_resv_unavail_range(i, &start, &end) {
6268                 for (pfn = PFN_DOWN(start); pfn < PFN_UP(end); pfn++) {
6269                         if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)))
6270                                 continue;
6271                         mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6272                         pgcnt++;
6273                 }
6274         }
6275
6276         /*
6277          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6278          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6279          * Once memblock is changed so such behaviour is not allowed: i.e.
6280          * list of "reserved" memory must be a subset of list of "memory", then
6281          * this code can be removed.
6282          */
6283         if (pgcnt)
6284                 pr_info("Reserved but unavailable: %lld pages", pgcnt);
6285 }
6286 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK */
6287
6288 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6289
6290 #if MAX_NUMNODES > 1
6291 /*
6292  * Figure out the number of possible node ids.
6293  */
6294 void __init setup_nr_node_ids(void)
6295 {
6296         unsigned int highest;
6297
6298         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6299         nr_node_ids = highest + 1;
6300 }
6301 #endif
6302
6303 /**
6304  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6305  *
6306  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6307  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6308  * all the nodes.
6309  *
6310  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6311  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6312  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6313  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6314  *
6315  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6316  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6317  * populated node map.
6318  *
6319  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6320  * requirement (single node).
6321  */
6322 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6323 {
6324         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6325         unsigned long start, end, mask;
6326         int last_nid = -1;
6327         int i, nid;
6328
6329         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6330                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6331                         last_nid = nid;
6332                         last_end = end;
6333                         continue;
6334                 }
6335
6336                 /*
6337                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6338                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6339                  * too coarse to separate the current node from the last.
6340                  */
6341                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6342                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6343                         mask <<= 1;
6344
6345                 /* accumulate all internode masks */
6346                 accl_mask |= mask;
6347         }
6348
6349         /* convert mask to number of pages */
6350         return ~accl_mask + 1;
6351 }
6352
6353 /* Find the lowest pfn for a node */
6354 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6355 {
6356         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6357         unsigned long start_pfn;
6358         int i;
6359
6360         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6361                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6362
6363         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6364                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6365                 return 0;
6366         }
6367
6368         return min_pfn;
6369 }
6370
6371 /**
6372  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6373  *
6374  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6375  * memblock_set_node().
6376  */
6377 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6378 {
6379         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6380 }
6381
6382 /*
6383  * early_calculate_totalpages()
6384  * Sum pages in active regions for movable zone.
6385  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6386  */
6387 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6388 {
6389         unsigned long totalpages = 0;
6390         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6391         int i, nid;
6392
6393         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6394                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6395
6396                 totalpages += pages;
6397                 if (pages)
6398                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6399         }
6400         return totalpages;
6401 }
6402
6403 /*
6404  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6405  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6406  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6407  * others
6408  */
6409 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6410 {
6411         int i, nid;
6412         unsigned long usable_startpfn;
6413         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6414         /* save the state before borrow the nodemask */
6415         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6416         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6417         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6418         struct memblock_region *r;
6419
6420         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6421         find_usable_zone_for_movable();
6422
6423         /*
6424          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6425          * options.
6426          */
6427         if (movable_node_is_enabled()) {
6428                 for_each_memblock(memory, r) {
6429                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6430                                 continue;
6431
6432                         nid = r->nid;
6433
6434                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6435                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6436                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6437                                 usable_startpfn;
6438                 }
6439
6440                 goto out2;
6441         }
6442
6443         /*
6444          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6445          */
6446         if (mirrored_kernelcore) {
6447                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6448
6449                 for_each_memblock(memory, r) {
6450                         if (memblock_is_mirror(r))
6451                                 continue;
6452
6453                         nid = r->nid;
6454
6455                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6456
6457                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6458                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6459                                 continue;
6460                         }
6461
6462                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6463                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6464                                 usable_startpfn;
6465                 }
6466
6467                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6468                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6469
6470                 goto out2;
6471         }
6472
6473         /*
6474          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6475          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6476          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6477          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6478          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6479          * what movablecore would have allowed.
6480          */
6481         if (required_movablecore) {
6482                 unsigned long corepages;
6483
6484                 /*
6485                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6486                  * was requested by the user
6487                  */
6488                 required_movablecore =
6489                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6490                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6491                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6492
6493                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6494         }
6495
6496         /*
6497          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6498          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6499          */
6500         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6501                 goto out;
6502
6503         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6504         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6505
6506 restart:
6507         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6508         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6509         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6510                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6511
6512                 /*
6513                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6514                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6515                  * amount of memory for the kernel
6516                  */
6517                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6518                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6519
6520                 /*
6521                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6522                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6523                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6524                  */
6525                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6526
6527                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6528                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6529                         unsigned long size_pages;
6530
6531                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6532                         if (start_pfn >= end_pfn)
6533                                 continue;
6534
6535                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6536                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6537                                 unsigned long kernel_pages;
6538                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6539                                                                 - start_pfn;
6540
6541                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6542                                                         kernelcore_remaining);
6543                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6544                                                         required_kernelcore);
6545
6546                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6547                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6548
6549                                         /*
6550                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6551                                          * that if we have to rebalance
6552                                          * kernelcore across nodes, we will
6553                                          * not double account here
6554                                          */
6555                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6556                                         continue;
6557                                 }
6558                                 start_pfn = usable_startpfn;
6559                         }
6560
6561                         /*
6562                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6563                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6564                          * number of pages used as kernelcore
6565                          */
6566                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6567                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6568                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6569                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6570
6571                         /*
6572                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6573                          * break if the kernelcore for this node has been
6574                          * satisfied
6575                          */
6576                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6577                                                                 size_pages);
6578                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6579                         if (!kernelcore_remaining)
6580                                 break;
6581                 }
6582         }
6583
6584         /*
6585          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6586          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6587          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6588          * satisfied
6589          */
6590         usable_nodes--;
6591         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6592                 goto restart;
6593
6594 out2:
6595         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6596         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6597                 zone_movable_pfn[nid] =
6598                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6599
6600 out:
6601         /* restore the node_state */
6602         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6603 }
6604
6605 /* Any regular or high memory on that node ? */
6606 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6607 {
6608         enum zone_type zone_type;
6609
6610         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6611                 return;
6612
6613         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6614                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6615                 if (populated_zone(zone)) {
6616                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6617                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6618                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6619                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6620                         break;
6621                 }
6622         }
6623 }
6624
6625 /**
6626  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6627  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6628  *
6629  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6630  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6631  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6632  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6633  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6634  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6635  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6636  * at arch_max_dma_pfn.
6637  */
6638 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6639 {
6640         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6641         int i, nid;
6642
6643         /* Record where the zone boundaries are */
6644         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6645                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6646         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6647                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6648
6649         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6650
6651         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6652                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6653                         continue;
6654
6655                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6656                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6657                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6658
6659                 start_pfn = end_pfn;
6660         }
6661
6662         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6663         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6664         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6665
6666         /* Print out the zone ranges */
6667         pr_info("Zone ranges:\n");
6668         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6669                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6670                         continue;
6671                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6672                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6673                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6674                         pr_cont("empty\n");
6675                 else
6676                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6677                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6678                                         << PAGE_SHIFT,
6679                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6680                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6681         }
6682
6683         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6684         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6685         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6686                 if (zone_movable_pfn[i])
6687                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6688                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6689         }
6690
6691         /* Print out the early node map */
6692         pr_info("Early memory node ranges\n");
6693         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6694                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6695                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6696                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6697
6698         /* Initialise every node */
6699         mminit_verify_pageflags_layout();
6700         setup_nr_node_ids();
6701         for_each_online_node(nid) {
6702                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6703                 free_area_init_node(nid, NULL,
6704                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6705
6706                 /* Any memory on that node */
6707                 if (pgdat->node_present_pages)
6708                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6709                 check_for_memory(pgdat, nid);
6710         }
6711         zero_resv_unavail();
6712 }
6713
6714 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6715 {
6716         unsigned long long coremem;
6717         if (!p)
6718                 return -EINVAL;
6719
6720         coremem = memparse(p, &p);
6721         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6722
6723         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6724         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6725
6726         return 0;
6727 }
6728
6729 /*
6730  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6731  * cannot be reclaimed or migrated.
6732  */
6733 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6734 {
6735         /* parse kernelcore=mirror */
6736         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6737                 mirrored_kernelcore = true;
6738                 return 0;
6739         }
6740
6741         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6742 }
6743
6744 /*
6745  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6746  * can be reclaimed or migrated.
6747  */
6748 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6749 {
6750         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6751 }
6752
6753 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6754 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6755
6756 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6757
6758 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6759 {
6760         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6761         page_zone(page)->managed_pages += count;
6762         totalram_pages += count;
6763 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6764         if (PageHighMem(page))
6765                 totalhigh_pages += count;
6766 #endif
6767         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6768 }
6769 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6770
6771 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6772 {
6773         void *pos;
6774         unsigned long pages = 0;
6775
6776         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6777         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6778         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6779                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6780                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6781                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6782         }
6783
6784         if (pages && s)
6785                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6786                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6787
6788         return pages;
6789 }
6790 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6791
6792 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6793 void free_highmem_page(struct page *page)
6794 {
6795         __free_reserved_page(page);
6796         totalram_pages++;
6797         page_zone(page)->managed_pages++;
6798         totalhigh_pages++;
6799 }
6800 #endif
6801
6802
6803 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6804 {
6805         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6806         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6807
6808         physpages = get_num_physpages();
6809         codesize = _etext - _stext;
6810         datasize = _edata - _sdata;
6811         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6812         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6813         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6814         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6815
6816         /*
6817          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6818          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6819          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6820          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6821          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6822          */
6823 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6824         do { \
6825                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6826                         size -= adj; \
6827         } while (0)
6828
6829         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6830                      _sinittext, init_code_size);
6831         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6832         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6833         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6834         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6835
6836 #undef  adj_init_size
6837
6838         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6839 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6840                 ", %luK highmem"
6841 #endif
6842                 "%s%s)\n",
6843                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6844                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6845                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6846                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6847                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6848                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6849 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6850                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6851 #endif
6852                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6853 }
6854
6855 /**
6856  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6857  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6858  *
6859  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6860  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6861  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6862  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6863  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6864  * smaller per-cpu batchsize.
6865  */
6866 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6867 {
6868         dma_reserve = new_dma_reserve;
6869 }
6870
6871 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6872 {
6873         free_area_init_node(0, zones_size,
6874                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6875         zero_resv_unavail();
6876 }
6877
6878 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6879 {
6880
6881         lru_add_drain_cpu(cpu);
6882         drain_pages(cpu);
6883
6884         /*
6885          * Spill the event counters of the dead processor
6886          * into the current processors event counters.
6887          * This artificially elevates the count of the current
6888          * processor.
6889          */
6890         vm_events_fold_cpu(cpu);
6891
6892         /*
6893          * Zero the differential counters of the dead processor
6894          * so that the vm statistics are consistent.
6895          *
6896          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6897          * race with what we are doing.
6898          */
6899         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6900         return 0;
6901 }
6902
6903 void __init page_alloc_init(void)
6904 {
6905         int ret;
6906
6907         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6908                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6909                                         page_alloc_cpu_dead);
6910         WARN_ON(ret < 0);
6911 }
6912
6913 /*
6914  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6915  *      or min_free_kbytes changes.
6916  */
6917 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6918 {
6919         struct pglist_data *pgdat;
6920         unsigned long reserve_pages = 0;
6921         enum zone_type i, j;
6922
6923         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6924
6925                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6926
6927                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6928                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6929                         long max = 0;
6930
6931                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6932                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6933                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6934                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6935                         }
6936
6937                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6938                         max += high_wmark_pages(zone);
6939
6940                         if (max > zone->managed_pages)
6941                                 max = zone->managed_pages;
6942
6943                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6944
6945                         reserve_pages += max;
6946                 }
6947         }
6948         totalreserve_pages = reserve_pages;
6949 }
6950
6951 /*
6952  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6953  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6954  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6955  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6956  */
6957 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6958 {
6959         struct pglist_data *pgdat;
6960         enum zone_type j, idx;
6961
6962         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6963                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6964                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6965                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6966
6967                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6968
6969                         idx = j;
6970                         while (idx) {
6971                                 struct zone *lower_zone;
6972
6973                                 idx--;
6974
6975                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6976                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6977
6978                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6979                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6980                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6981                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6982                         }
6983                 }
6984         }
6985
6986         /* update totalreserve_pages */
6987         calculate_totalreserve_pages();
6988 }
6989
6990 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6991 {
6992         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6993         unsigned long lowmem_pages = 0;
6994         struct zone *zone;
6995         unsigned long flags;
6996
6997         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6998         for_each_zone(zone) {
6999                 if (!is_highmem(zone))
7000                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
7001         }
7002
7003         for_each_zone(zone) {
7004                 u64 tmp;
7005
7006                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7007                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
7008                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7009                 if (is_highmem(zone)) {
7010                         /*
7011                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7012                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7013                          * value here.
7014                          *
7015                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7016                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
7017                          * not be capped for highmem.
7018                          */
7019                         unsigned long min_pages;
7020
7021                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
7022                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7023                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7024                 } else {
7025                         /*
7026                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7027                          * proportionate to the zone's size.
7028                          */
7029                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7030                 }
7031
7032                 /*
7033                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7034                  * scale factor in proportion to available memory, but
7035                  * ensure a minimum size on small systems.
7036                  */
7037                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7038                             mult_frac(zone->managed_pages,
7039                                       watermark_scale_factor, 10000));
7040
7041                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7042                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7043
7044                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7045         }
7046
7047         /* update totalreserve_pages */
7048         calculate_totalreserve_pages();
7049 }
7050
7051 /**
7052  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7053  * or when memory is hot-{added|removed}
7054  *
7055  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7056  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7057  */
7058 void setup_per_zone_wmarks(void)
7059 {
7060         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7061
7062         spin_lock(&lock);
7063         __setup_per_zone_wmarks();
7064         spin_unlock(&lock);
7065 }
7066
7067 /*
7068  * Initialise min_free_kbytes.
7069  *
7070  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7071  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7072  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7073  *
7074  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7075  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7076  *
7077  * which yields
7078  *
7079  * 16MB:        512k
7080  * 32MB:        724k
7081  * 64MB:        1024k
7082  * 128MB:       1448k
7083  * 256MB:       2048k
7084  * 512MB:       2896k
7085  * 1024MB:      4096k
7086  * 2048MB:      5792k
7087  * 4096MB:      8192k
7088  * 8192MB:      11584k
7089  * 16384MB:     16384k
7090  */
7091 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7092 {
7093         unsigned long lowmem_kbytes;
7094         int new_min_free_kbytes;
7095
7096         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7097         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7098
7099         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7100                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7101                 if (min_free_kbytes < 128)
7102                         min_free_kbytes = 128;
7103                 if (min_free_kbytes > 65536)
7104                         min_free_kbytes = 65536;
7105         } else {
7106                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7107                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7108         }
7109         setup_per_zone_wmarks();
7110         refresh_zone_stat_thresholds();
7111         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7112
7113 #ifdef CONFIG_NUMA
7114         setup_min_unmapped_ratio();
7115         setup_min_slab_ratio();
7116 #endif
7117
7118         return 0;
7119 }
7120 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7121
7122 /*
7123  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7124  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7125  *      changes.
7126  */
7127 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7128         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7129 {
7130         int rc;
7131
7132         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7133         if (rc)
7134                 return rc;
7135
7136         if (write) {
7137                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7138                 setup_per_zone_wmarks();
7139         }
7140         return 0;
7141 }
7142
7143 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7144         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7145 {
7146         int rc;
7147
7148         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7149         if (rc)
7150                 return rc;
7151
7152         if (write)
7153                 setup_per_zone_wmarks();
7154
7155         return 0;
7156 }
7157
7158 #ifdef CONFIG_NUMA
7159 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7160 {
7161         pg_data_t *pgdat;
7162         struct zone *zone;
7163
7164         for_each_online_pgdat(pgdat)
7165                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7166
7167         for_each_zone(zone)
7168                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7169                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7170 }
7171
7172
7173 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7174         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7175 {
7176         int rc;
7177
7178         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7179         if (rc)
7180                 return rc;
7181
7182         setup_min_unmapped_ratio();
7183
7184         return 0;
7185 }
7186
7187 static void setup_min_slab_ratio(void)
7188 {
7189         pg_data_t *pgdat;
7190         struct zone *zone;
7191
7192         for_each_online_pgdat(pgdat)
7193                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7194
7195         for_each_zone(zone)
7196                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7197                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7198 }
7199
7200 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7201         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7202 {
7203         int rc;
7204
7205         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7206         if (rc)
7207                 return rc;
7208
7209         setup_min_slab_ratio();
7210
7211         return 0;
7212 }
7213 #endif
7214
7215 /*
7216  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7217  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7218  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7219  *
7220  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7221  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7222  * if in function of the boot time zone sizes.
7223  */
7224 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7225         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7226 {
7227         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7228         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7229         return 0;
7230 }
7231
7232 /*
7233  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7234  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7235  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7236  */
7237 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7238         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7239 {
7240         struct zone *zone;
7241         int old_percpu_pagelist_fraction;
7242         int ret;
7243
7244         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7245         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7246
7247         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7248         if (!write || ret < 0)
7249                 goto out;
7250
7251         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7252         if (percpu_pagelist_fraction &&
7253             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7254                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7255                 ret = -EINVAL;
7256                 goto out;
7257         }
7258
7259         /* No change? */
7260         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7261                 goto out;
7262
7263         for_each_populated_zone(zone) {
7264                 unsigned int cpu;
7265
7266                 for_each_possible_cpu(cpu)
7267                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7268                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7269         }
7270 out:
7271         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7272         return ret;
7273 }
7274
7275 #ifdef CONFIG_NUMA
7276 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7277
7278 static int __init set_hashdist(char *str)
7279 {
7280         if (!str)
7281                 return 0;
7282         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7283         return 1;
7284 }
7285 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7286 #endif
7287
7288 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7289 /*
7290  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7291  * is not known to alloc_large_system_hash().
7292  */
7293 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7294 {
7295         return 0;
7296 }
7297 #endif
7298
7299 /*
7300  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7301  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7302  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7303  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7304  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7305  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7306  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7307  */
7308 #if __BITS_PER_LONG > 32
7309 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7310 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7311 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7312 #endif
7313
7314 /*
7315  * allocate a large system hash table from bootmem
7316  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7317  *   quantity of entries
7318  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7319  */
7320 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7321                                      unsigned long bucketsize,
7322                                      unsigned long numentries,
7323                                      int scale,
7324                                      int flags,
7325                                      unsigned int *_hash_shift,
7326                                      unsigned int *_hash_mask,
7327                                      unsigned long low_limit,
7328                                      unsigned long high_limit)
7329 {
7330         unsigned long long max = high_limit;
7331         unsigned long log2qty, size;
7332         void *table = NULL;
7333         gfp_t gfp_flags;
7334
7335         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7336         if (!numentries) {
7337                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7338                 numentries = nr_kernel_pages;
7339                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7340
7341                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7342                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7343                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7344
7345 #if __BITS_PER_LONG > 32
7346                 if (!high_limit) {
7347                         unsigned long adapt;
7348
7349                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7350                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7351                                 scale++;
7352                 }
7353 #endif
7354
7355                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7356                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7357                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7358                 else
7359                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7360
7361                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7362                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7363                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7364                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7365                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7366                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7367                                 BUG_ON(!numentries);
7368                         }
7369                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7370                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7371         }
7372         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7373
7374         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7375         if (max == 0) {
7376                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7377                 do_div(max, bucketsize);
7378         }
7379         max = min(max, 0x80000000ULL);
7380
7381         if (numentries < low_limit)
7382                 numentries = low_limit;
7383         if (numentries > max)
7384                 numentries = max;
7385
7386         log2qty = ilog2(numentries);
7387
7388         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7389         do {
7390                 size = bucketsize << log2qty;
7391                 if (flags & HASH_EARLY) {
7392                         if (flags & HASH_ZERO)
7393                                 table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7394                         else
7395                                 table = memblock_virt_alloc_raw(size, 0);
7396                 } else if (hashdist) {
7397                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7398                 } else {
7399                         /*
7400                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7401                          * some pages at the end of hash table which
7402                          * alloc_pages_exact() automatically does
7403                          */
7404                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7405                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7406                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7407                         }
7408                 }
7409         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7410
7411         if (!table)
7412                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7413
7414         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7415                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7416
7417         if (_hash_shift)
7418                 *_hash_shift = log2qty;
7419         if (_hash_mask)
7420                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7421
7422         return table;
7423 }
7424
7425 /*
7426  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7427  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7428  *
7429  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7430  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7431  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7432  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7433  */
7434 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7435                          int migratetype,
7436                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7437 {
7438         unsigned long pfn, iter, found;
7439
7440         /*
7441          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7442          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7443          */
7444         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7445                 return false;
7446
7447         /*
7448          * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark isolate
7449          * CMA pageblocks even when they are not movable in fact so consider
7450          * them movable here.
7451          */
7452         if (is_migrate_cma(migratetype) &&
7453                         is_migrate_cma(get_pageblock_migratetype(page)))
7454                 return false;
7455
7456         pfn = page_to_pfn(page);
7457         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7458                 unsigned long check = pfn + iter;
7459
7460                 if (!pfn_valid_within(check))
7461                         continue;
7462
7463                 page = pfn_to_page(check);
7464
7465                 if (PageReserved(page))
7466                         return true;
7467
7468                 /*
7469                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7470                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7471                  * handle each tail page individually in migration.
7472                  */
7473                 if (PageHuge(page)) {
7474                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7475                         continue;
7476                 }
7477
7478                 /*
7479                  * We can't use page_count without pin a page
7480                  * because another CPU can free compound page.
7481                  * This check already skips compound tails of THP
7482                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7483                  */
7484                 if (!page_ref_count(page)) {
7485                         if (PageBuddy(page))
7486                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7487                         continue;
7488                 }
7489
7490                 /*
7491                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7492                  * page_count() is not 0.
7493                  */
7494                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7495                         continue;
7496
7497                 if (__PageMovable(page))
7498                         continue;
7499
7500                 if (!PageLRU(page))
7501                         found++;
7502                 /*
7503                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7504                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7505                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7506                  */
7507                 /*
7508                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7509                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7510                  *
7511                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7512                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7513                  * page at boot.
7514                  */
7515                 if (found > count)
7516                         return true;
7517         }
7518         return false;
7519 }
7520
7521 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7522 {
7523         struct zone *zone;
7524         unsigned long pfn;
7525
7526         /*
7527          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7528          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7529          * the zone but still within the section.
7530          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7531          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7532          */
7533         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7534                 return false;
7535
7536         zone = page_zone(page);
7537         pfn = page_to_pfn(page);
7538         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7539                 return false;
7540
7541         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, MIGRATE_MOVABLE, true);
7542 }
7543
7544 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7545
7546 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7547 {
7548         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7549                              pageblock_nr_pages) - 1);
7550 }
7551
7552 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7553 {
7554         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7555                                 pageblock_nr_pages));
7556 }
7557
7558 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7559 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7560                                         unsigned long start, unsigned long end)
7561 {
7562         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7563         unsigned long nr_reclaimed;
7564         unsigned long pfn = start;
7565         unsigned int tries = 0;
7566         int ret = 0;
7567
7568         migrate_prep();
7569
7570         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7571                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7572                         ret = -EINTR;
7573                         break;
7574                 }
7575
7576                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7577                         cc->nr_migratepages = 0;
7578                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7579                         if (!pfn) {
7580                                 ret = -EINTR;
7581                                 break;
7582                         }
7583                         tries = 0;
7584                 } else if (++tries == 5) {
7585                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7586                         break;
7587                 }
7588
7589                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7590                                                         &cc->migratepages);
7591                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7592
7593                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7594                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7595         }
7596         if (ret < 0) {
7597                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7598                 return ret;
7599         }
7600         return 0;
7601 }
7602
7603 /**
7604  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7605  * @start:      start PFN to allocate
7606  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7607  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7608  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7609  *                      in range must have the same migratetype and it must
7610  *                      be either of the two.
7611  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7612  *
7613  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7614  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7615  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7616  * pages fall in.
7617  *
7618  * The PFN range must belong to a single zone.
7619  *
7620  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7621  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7622  * need to be freed with free_contig_range().
7623  */
7624 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7625                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7626 {
7627         unsigned long outer_start, outer_end;
7628         unsigned int order;
7629         int ret = 0;
7630
7631         struct compact_control cc = {
7632                 .nr_migratepages = 0,
7633                 .order = -1,
7634                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7635                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7636                 .ignore_skip_hint = true,
7637                 .no_set_skip_hint = true,
7638                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7639         };
7640         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7641
7642         /*
7643          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7644          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7645          * have different sizes, and due to the way page allocator
7646          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7647          * that page allocator won't try to merge buddies from
7648          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7649          * other migration type.
7650          *
7651          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7652          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7653          * we are interested in).  This will put all the pages in
7654          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7655          *
7656          * When this is done, we take the pages in range from page
7657          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7658          * page allocator will never consider using them.
7659          *
7660          * This lets us mark the pageblocks back as
7661          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7662          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7663          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7664          */
7665
7666         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7667                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7668                                        false);
7669         if (ret)
7670                 return ret;
7671
7672         /*
7673          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7674          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
7675          * which will report the busy page.
7676          *
7677          * It is possible that busy pages could become available before
7678          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
7679          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
7680          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
7681          */
7682         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7683         if (ret && ret != -EBUSY)
7684                 goto done;
7685         ret =0;
7686
7687         /*
7688          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7689          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7690          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7691          * What we are going to do is to allocate all pages from
7692          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7693          *
7694          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7695          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7696          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7697          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7698          * once this is done free the pages we are not interested in.
7699          *
7700          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7701          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7702          */
7703
7704         lru_add_drain_all();
7705         drain_all_pages(cc.zone);
7706
7707         order = 0;
7708         outer_start = start;
7709         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7710                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7711                         outer_start = start;
7712                         break;
7713                 }
7714                 outer_start &= ~0UL << order;
7715         }
7716
7717         if (outer_start != start) {
7718                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7719
7720                 /*
7721                  * outer_start page could be small order buddy page and
7722                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7723                  * in this case to report failed page properly
7724                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7725                  */
7726                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7727                         outer_start = start;
7728         }
7729
7730         /* Make sure the range is really isolated. */
7731         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7732                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7733                         __func__, outer_start, end);
7734                 ret = -EBUSY;
7735                 goto done;
7736         }
7737
7738         /* Grab isolated pages from freelists. */
7739         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7740         if (!outer_end) {
7741                 ret = -EBUSY;
7742                 goto done;
7743         }
7744
7745         /* Free head and tail (if any) */
7746         if (start != outer_start)
7747                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7748         if (end != outer_end)
7749                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7750
7751 done:
7752         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7753                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7754         return ret;
7755 }
7756
7757 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7758 {
7759         unsigned int count = 0;
7760
7761         for (; nr_pages--; pfn++) {
7762                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7763
7764                 count += page_count(page) != 1;
7765                 __free_page(page);
7766         }
7767         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7768 }
7769 #endif
7770
7771 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7772 /*
7773  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7774  * page high values need to be recalulated.
7775  */
7776 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7777 {
7778         unsigned cpu;
7779         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7780         for_each_possible_cpu(cpu)
7781                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7782                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7783         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7784 }
7785 #endif
7786
7787 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7788 {
7789         unsigned long flags;
7790         int cpu;
7791         struct per_cpu_pageset *pset;
7792
7793         /* avoid races with drain_pages()  */
7794         local_irq_save(flags);
7795         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7796                 for_each_online_cpu(cpu) {
7797                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7798                         drain_zonestat(zone, pset);
7799                 }
7800                 free_percpu(zone->pageset);
7801                 zone->pageset = &boot_pageset;
7802         }
7803         local_irq_restore(flags);
7804 }
7805
7806 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7807 /*
7808  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7809  * before calling this.
7810  */
7811 void
7812 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7813 {
7814         struct page *page;
7815         struct zone *zone;
7816         unsigned int order, i;
7817         unsigned long pfn;
7818         unsigned long flags;
7819         /* find the first valid pfn */
7820         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7821                 if (pfn_valid(pfn))
7822                         break;
7823         if (pfn == end_pfn)
7824                 return;
7825         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7826         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7827         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7828         pfn = start_pfn;
7829         while (pfn < end_pfn) {
7830                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7831                         pfn++;
7832                         continue;
7833                 }
7834                 page = pfn_to_page(pfn);
7835                 /*
7836                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7837                  * page_count() is not 0.
7838                  */
7839                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7840                         pfn++;
7841                         SetPageReserved(page);
7842                         continue;
7843                 }
7844
7845                 BUG_ON(page_count(page));
7846                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7847                 order = page_order(page);
7848 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7849                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7850                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7851 #endif
7852                 list_del(&page->lru);
7853                 rmv_page_order(page);
7854                 zone->free_area[order].nr_free--;
7855                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7856                         SetPageReserved((page+i));
7857                 pfn += (1 << order);
7858         }
7859         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7860 }
7861 #endif
7862
7863 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7864 {
7865         struct zone *zone = page_zone(page);
7866         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7867         unsigned long flags;
7868         unsigned int order;
7869
7870         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7871         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7872                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7873
7874                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7875                         break;
7876         }
7877         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7878
7879         return order < MAX_ORDER;
7880 }