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