OSDN Git Service

tmpfs: make lseek(SEEK_DATA/SEK_HOLE) return ENXIO with a negative offset
[android-x86/kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67
68 #include <asm/sections.h>
69 #include <asm/tlbflush.h>
70 #include <asm/div64.h>
71 #include "internal.h"
72
73 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
74 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
75 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
76
77 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
78 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
80 #endif
81
82 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
83 /*
84  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
85  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
86  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
87  * defined in <linux/topology.h>.
88  */
89 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
90 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
91 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
92 #endif
93
94 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
95 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
96 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
97 #endif
98
99 /*
100  * Array of node states.
101  */
102 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
103         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
104         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
105 #ifndef CONFIG_NUMA
106         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
107 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
108         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
109 #endif
110 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
111         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
112 #endif
113         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
114 #endif  /* NUMA */
115 };
116 EXPORT_SYMBOL(node_states);
117
118 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
119 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
120
121 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
122 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
123 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 /*
129  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
130  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
131  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
132  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
133  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
134  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
135  */
136 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
137 {
138         return page->index;
139 }
140
141 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
142 {
143         page->index = migratetype;
144 }
145
146 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
147 /*
148  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
149  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
150  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
151  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
152  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
153  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
154  */
155
156 static gfp_t saved_gfp_mask;
157
158 void pm_restore_gfp_mask(void)
159 {
160         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
161         if (saved_gfp_mask) {
162                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
163                 saved_gfp_mask = 0;
164         }
165 }
166
167 void pm_restrict_gfp_mask(void)
168 {
169         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
170         WARN_ON(saved_gfp_mask);
171         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
172         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
173 }
174
175 bool pm_suspended_storage(void)
176 {
177         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
178                 return false;
179         return true;
180 }
181 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
182
183 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
184 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
185 #endif
186
187 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
188
189 /*
190  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
191  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
192  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
193  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
194  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
195  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
196  *
197  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
198  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
199  */
200 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
202          256,
203 #endif
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
205          256,
206 #endif
207 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
208          32,
209 #endif
210          32,
211 };
212
213 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
214
215 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
217          "DMA",
218 #endif
219 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
220          "DMA32",
221 #endif
222          "Normal",
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224          "HighMem",
225 #endif
226          "Movable",
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
228          "Device",
229 #endif
230 };
231
232 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
233         "Unmovable",
234         "Movable",
235         "Reclaimable",
236         "HighAtomic",
237 #ifdef CONFIG_CMA
238         "CMA",
239 #endif
240 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
241         "Isolate",
242 #endif
243 };
244
245 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
246         NULL,
247         free_compound_page,
248 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
249         free_huge_page,
250 #endif
251 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
252         free_transhuge_page,
253 #endif
254 };
255
256 int min_free_kbytes = 1024;
257 int user_min_free_kbytes = -1;
258 int watermark_scale_factor = 10;
259
260 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
261 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
262 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
263
264 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
265 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
266 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
267 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
268 static unsigned long __initdata required_movablecore;
269 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
270 static bool mirrored_kernelcore;
271
272 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
273 int movable_zone;
274 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
275 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
276
277 #if MAX_NUMNODES > 1
278 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
279 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
280 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
281 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
282 #endif
283
284 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
285
286 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
287
288 /*
289  * Determine how many pages need to be initialized durig early boot
290  * (non-deferred initialization).
291  * The value of first_deferred_pfn will be set later, once non-deferred pages
292  * are initialized, but for now set it ULONG_MAX.
293  */
294 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
295 {
296         phys_addr_t start_addr, end_addr;
297         unsigned long max_pgcnt;
298         unsigned long reserved;
299
300         /*
301          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
302          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
303          */
304         max_pgcnt = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
305                         (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
306
307         /*
308          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
309          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
310          * memory to boot.
311          */
312         start_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn);
313         end_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn + max_pgcnt);
314         reserved = memblock_reserved_memory_within(start_addr, end_addr);
315         max_pgcnt += PHYS_PFN(reserved);
316
317         pgdat->static_init_pgcnt = min(max_pgcnt, pgdat->node_spanned_pages);
318         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
319 }
320
321 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
322 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
323 {
324         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
325
326         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
327                 return true;
328
329         return false;
330 }
331
332 /*
333  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
334  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
335  */
336 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
337                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
338                                 unsigned long *nr_initialised)
339 {
340         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
341         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
342                 return true;
343         (*nr_initialised)++;
344         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_pgcnt) &&
345             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
346                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
347                 return false;
348         }
349
350         return true;
351 }
352 #else
353 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
354 {
355 }
356
357 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
358 {
359         return false;
360 }
361
362 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
363                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
364                                 unsigned long *nr_initialised)
365 {
366         return true;
367 }
368 #endif
369
370 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
371 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
372                                                         unsigned long pfn)
373 {
374 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
375         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
376 #else
377         return page_zone(page)->pageblock_flags;
378 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
379 }
380
381 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
382 {
383 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
384         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
385         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
386 #else
387         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
388         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
389 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
390 }
391
392 /**
393  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
394  * @page: The page within the block of interest
395  * @pfn: The target page frame number
396  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
397  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
398  *
399  * Return: pageblock_bits flags
400  */
401 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
402                                         unsigned long pfn,
403                                         unsigned long end_bitidx,
404                                         unsigned long mask)
405 {
406         unsigned long *bitmap;
407         unsigned long bitidx, word_bitidx;
408         unsigned long word;
409
410         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
411         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
412         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
413         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
414
415         word = bitmap[word_bitidx];
416         bitidx += end_bitidx;
417         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
418 }
419
420 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
421                                         unsigned long end_bitidx,
422                                         unsigned long mask)
423 {
424         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
425 }
426
427 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
428 {
429         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
430 }
431
432 /**
433  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
434  * @page: The page within the block of interest
435  * @flags: The flags to set
436  * @pfn: The target page frame number
437  * @end_bitidx: The last bit of interest
438  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
439  */
440 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
441                                         unsigned long pfn,
442                                         unsigned long end_bitidx,
443                                         unsigned long mask)
444 {
445         unsigned long *bitmap;
446         unsigned long bitidx, word_bitidx;
447         unsigned long old_word, word;
448
449         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
450
451         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
452         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
453         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
454         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
455
456         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
457
458         bitidx += end_bitidx;
459         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
460         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
461
462         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
463         for (;;) {
464                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
465                 if (word == old_word)
466                         break;
467                 word = old_word;
468         }
469 }
470
471 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
472 {
473         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
474                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
475                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
476
477         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
478                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
479 }
480
481 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
482 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
483 {
484         int ret = 0;
485         unsigned seq;
486         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
487         unsigned long sp, start_pfn;
488
489         do {
490                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
491                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
492                 sp = zone->spanned_pages;
493                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
494                         ret = 1;
495         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
496
497         if (ret)
498                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
499                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
500                         start_pfn, start_pfn + sp);
501
502         return ret;
503 }
504
505 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
506 {
507         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
508                 return 0;
509         if (zone != page_zone(page))
510                 return 0;
511
512         return 1;
513 }
514 /*
515  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
516  */
517 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
518 {
519         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
520                 return 1;
521         if (!page_is_consistent(zone, page))
522                 return 1;
523
524         return 0;
525 }
526 #else
527 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
528 {
529         return 0;
530 }
531 #endif
532
533 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
534                 unsigned long bad_flags)
535 {
536         static unsigned long resume;
537         static unsigned long nr_shown;
538         static unsigned long nr_unshown;
539
540         /*
541          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
542          * or allow a steady drip of one report per second.
543          */
544         if (nr_shown == 60) {
545                 if (time_before(jiffies, resume)) {
546                         nr_unshown++;
547                         goto out;
548                 }
549                 if (nr_unshown) {
550                         pr_alert(
551                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
552                                 nr_unshown);
553                         nr_unshown = 0;
554                 }
555                 nr_shown = 0;
556         }
557         if (nr_shown++ == 0)
558                 resume = jiffies + 60 * HZ;
559
560         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
561                 current->comm, page_to_pfn(page));
562         __dump_page(page, reason);
563         bad_flags &= page->flags;
564         if (bad_flags)
565                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
566                                                 bad_flags, &bad_flags);
567         dump_page_owner(page);
568
569         print_modules();
570         dump_stack();
571 out:
572         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
573         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
574         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
575 }
576
577 /*
578  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
579  *
580  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
581  *
582  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
583  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
584  *
585  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
586  * page destructors. See compound_page_dtors.
587  *
588  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
589  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
590  */
591
592 void free_compound_page(struct page *page)
593 {
594         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
595 }
596
597 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
598 {
599         int i;
600         int nr_pages = 1 << order;
601
602         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
603         set_compound_order(page, order);
604         __SetPageHead(page);
605         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
606                 struct page *p = page + i;
607                 set_page_count(p, 0);
608                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
609                 set_compound_head(p, page);
610         }
611         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
612 }
613
614 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
615 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
616 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
617                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
618 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
619 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
620
621 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
622 {
623         if (!buf)
624                 return -EINVAL;
625         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
626 }
627 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
628
629 static bool need_debug_guardpage(void)
630 {
631         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
632         if (!debug_pagealloc_enabled())
633                 return false;
634
635         if (!debug_guardpage_minorder())
636                 return false;
637
638         return true;
639 }
640
641 static void init_debug_guardpage(void)
642 {
643         if (!debug_pagealloc_enabled())
644                 return;
645
646         if (!debug_guardpage_minorder())
647                 return;
648
649         _debug_guardpage_enabled = true;
650 }
651
652 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
653         .need = need_debug_guardpage,
654         .init = init_debug_guardpage,
655 };
656
657 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
658 {
659         unsigned long res;
660
661         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
662                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
663                 return 0;
664         }
665         _debug_guardpage_minorder = res;
666         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
667         return 0;
668 }
669 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
670
671 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
672                                 unsigned int order, int migratetype)
673 {
674         struct page_ext *page_ext;
675
676         if (!debug_guardpage_enabled())
677                 return false;
678
679         if (order >= debug_guardpage_minorder())
680                 return false;
681
682         page_ext = lookup_page_ext(page);
683         if (unlikely(!page_ext))
684                 return false;
685
686         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
687
688         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
689         set_page_private(page, order);
690         /* Guard pages are not available for any usage */
691         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
692
693         return true;
694 }
695
696 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
697                                 unsigned int order, int migratetype)
698 {
699         struct page_ext *page_ext;
700
701         if (!debug_guardpage_enabled())
702                 return;
703
704         page_ext = lookup_page_ext(page);
705         if (unlikely(!page_ext))
706                 return;
707
708         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
709
710         set_page_private(page, 0);
711         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
712                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
713 }
714 #else
715 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
716 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
717                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
718 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
719                                 unsigned int order, int migratetype) {}
720 #endif
721
722 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
723 {
724         set_page_private(page, order);
725         __SetPageBuddy(page);
726 }
727
728 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
729 {
730         __ClearPageBuddy(page);
731         set_page_private(page, 0);
732 }
733
734 /*
735  * This function checks whether a page is free && is the buddy
736  * we can do coalesce a page and its buddy if
737  * (a) the buddy is not in a hole &&
738  * (b) the buddy is in the buddy system &&
739  * (c) a page and its buddy have the same order &&
740  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
741  *
742  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
743  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
744  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
745  * serialized by zone->lock.
746  *
747  * For recording page's order, we use page_private(page).
748  */
749 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
750                                                         unsigned int order)
751 {
752         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
753                 return 0;
754
755         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
756                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
757                         return 0;
758
759                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
760
761                 return 1;
762         }
763
764         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
765                 /*
766                  * zone check is done late to avoid uselessly
767                  * calculating zone/node ids for pages that could
768                  * never merge.
769                  */
770                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
771                         return 0;
772
773                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
774
775                 return 1;
776         }
777         return 0;
778 }
779
780 /*
781  * Freeing function for a buddy system allocator.
782  *
783  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
784  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
785  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
786  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
787  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
788  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
789  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
790  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
791  * parts of the VM system.
792  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
793  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
794  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
795  * field.
796  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
797  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
798  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
799  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
800  * triggers coalescing into a block of larger size.
801  *
802  * -- nyc
803  */
804
805 static inline void __free_one_page(struct page *page,
806                 unsigned long pfn,
807                 struct zone *zone, unsigned int order,
808                 int migratetype)
809 {
810         unsigned long page_idx;
811         unsigned long combined_idx;
812         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
813         struct page *buddy;
814         unsigned int max_order;
815
816         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
817
818         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
819         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
820
821         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
822         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
823                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
824
825         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
826
827         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
828         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
829
830 continue_merging:
831         while (order < max_order - 1) {
832                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
833                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
834                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
835                         goto done_merging;
836                 /*
837                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
838                  * merge with it and move up one order.
839                  */
840                 if (page_is_guard(buddy)) {
841                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
842                 } else {
843                         list_del(&buddy->lru);
844                         zone->free_area[order].nr_free--;
845                         rmv_page_order(buddy);
846                 }
847                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
848                 page = page + (combined_idx - page_idx);
849                 page_idx = combined_idx;
850                 order++;
851         }
852         if (max_order < MAX_ORDER) {
853                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
854                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
855                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
856                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
857                  *
858                  * We don't want to hit this code for the more frequent
859                  * low-order merging.
860                  */
861                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
862                         int buddy_mt;
863
864                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
865                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
866                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
867
868                         if (migratetype != buddy_mt
869                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
870                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
871                                 goto done_merging;
872                 }
873                 max_order++;
874                 goto continue_merging;
875         }
876
877 done_merging:
878         set_page_order(page, order);
879
880         /*
881          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
882          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
883          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
884          * that is happening, add the free page to the tail of the list
885          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
886          * as a higher order page
887          */
888         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
889                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
890                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
891                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
892                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
893                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
894                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
895                         list_add_tail(&page->lru,
896                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
897                         goto out;
898                 }
899         }
900
901         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
902 out:
903         zone->free_area[order].nr_free++;
904 }
905
906 /*
907  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
908  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
909  * check if necessary.
910  */
911 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
912                                         unsigned long check_flags)
913 {
914         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
915                 return false;
916
917         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
918                         page_ref_count(page) |
919 #ifdef CONFIG_MEMCG
920                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
921 #endif
922                         (page->flags & check_flags)))
923                 return false;
924
925         return true;
926 }
927
928 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
929 {
930         const char *bad_reason;
931         unsigned long bad_flags;
932
933         bad_reason = NULL;
934         bad_flags = 0;
935
936         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
937                 bad_reason = "nonzero mapcount";
938         if (unlikely(page->mapping != NULL))
939                 bad_reason = "non-NULL mapping";
940         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
941                 bad_reason = "nonzero _refcount";
942         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
943                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
944                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
945         }
946 #ifdef CONFIG_MEMCG
947         if (unlikely(page->mem_cgroup))
948                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
949 #endif
950         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
951 }
952
953 static inline int free_pages_check(struct page *page)
954 {
955         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
956                 return 0;
957
958         /* Something has gone sideways, find it */
959         free_pages_check_bad(page);
960         return 1;
961 }
962
963 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
964 {
965         int ret = 1;
966
967         /*
968          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
969          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
970          */
971         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
972
973         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
974                 ret = 0;
975                 goto out;
976         }
977         switch (page - head_page) {
978         case 1:
979                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
980                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
981                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
982                         goto out;
983                 }
984                 break;
985         case 2:
986                 /*
987                  * the second tail page: ->mapping is
988                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
989                  */
990                 break;
991         default:
992                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
993                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
994                         goto out;
995                 }
996                 break;
997         }
998         if (unlikely(!PageTail(page))) {
999                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1000                 goto out;
1001         }
1002         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1003                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1004                 goto out;
1005         }
1006         ret = 0;
1007 out:
1008         page->mapping = NULL;
1009         clear_compound_head(page);
1010         return ret;
1011 }
1012
1013 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1014                                         unsigned int order, bool check_free)
1015 {
1016         int bad = 0;
1017
1018         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1019
1020         trace_mm_page_free(page, order);
1021         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1022
1023         /*
1024          * Check tail pages before head page information is cleared to
1025          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1026          */
1027         if (unlikely(order)) {
1028                 bool compound = PageCompound(page);
1029                 int i;
1030
1031                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1032
1033                 if (compound)
1034                         ClearPageDoubleMap(page);
1035                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1036                         if (compound)
1037                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1038                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1039                                 bad++;
1040                                 continue;
1041                         }
1042                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1043                 }
1044         }
1045         if (PageMappingFlags(page))
1046                 page->mapping = NULL;
1047         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1048                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1049         if (check_free)
1050                 bad += free_pages_check(page);
1051         if (bad)
1052                 return false;
1053
1054         page_cpupid_reset_last(page);
1055         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1056         reset_page_owner(page, order);
1057
1058         if (!PageHighMem(page)) {
1059                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1060                                            PAGE_SIZE << order);
1061                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1062                                            PAGE_SIZE << order);
1063         }
1064         arch_free_page(page, order);
1065         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1066         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1067         kasan_free_pages(page, order);
1068
1069         return true;
1070 }
1071
1072 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1073 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1074 {
1075         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1076 }
1077
1078 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1079 {
1080         return false;
1081 }
1082 #else
1083 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1084 {
1085         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1086 }
1087
1088 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1089 {
1090         return free_pages_check(page);
1091 }
1092 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1093
1094 /*
1095  * Frees a number of pages from the PCP lists
1096  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1097  * count is the number of pages to free.
1098  *
1099  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1100  * see if this freeing clears that state.
1101  *
1102  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1103  * pinned" detection logic.
1104  */
1105 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1106                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1107 {
1108         int migratetype = 0;
1109         int batch_free = 0;
1110         unsigned long nr_scanned;
1111         bool isolated_pageblocks;
1112
1113         spin_lock(&zone->lock);
1114         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1115         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1116         if (nr_scanned)
1117                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1118
1119         while (count) {
1120                 struct page *page;
1121                 struct list_head *list;
1122
1123                 /*
1124                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1125                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1126                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1127                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1128                  * lists
1129                  */
1130                 do {
1131                         batch_free++;
1132                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1133                                 migratetype = 0;
1134                         list = &pcp->lists[migratetype];
1135                 } while (list_empty(list));
1136
1137                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1138                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1139                         batch_free = count;
1140
1141                 do {
1142                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1143
1144                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1145                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1146                         list_del(&page->lru);
1147
1148                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1149                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1150                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1151                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1152                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1153                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1154
1155                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1156                                 continue;
1157
1158                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1159                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1160                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1161         }
1162         spin_unlock(&zone->lock);
1163 }
1164
1165 static void free_one_page(struct zone *zone,
1166                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1167                                 unsigned int order,
1168                                 int migratetype)
1169 {
1170         unsigned long nr_scanned;
1171         spin_lock(&zone->lock);
1172         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1173         if (nr_scanned)
1174                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1175
1176         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1177                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1178                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1179         }
1180         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1181         spin_unlock(&zone->lock);
1182 }
1183
1184 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1185                                 unsigned long zone, int nid)
1186 {
1187         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1188         init_page_count(page);
1189         page_mapcount_reset(page);
1190         page_cpupid_reset_last(page);
1191
1192         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1193 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1194         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1195         if (!is_highmem_idx(zone))
1196                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1197 #endif
1198 }
1199
1200 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1201                                         int nid)
1202 {
1203         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1204 }
1205
1206 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1207 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1208 {
1209         pg_data_t *pgdat;
1210         int nid, zid;
1211
1212         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1213                 return;
1214
1215         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1216         pgdat = NODE_DATA(nid);
1217
1218         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1219                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1220
1221                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1222                         break;
1223         }
1224         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1225 }
1226 #else
1227 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1228 {
1229 }
1230 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1231
1232 /*
1233  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1234  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1235  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1236  * sent to the buddy page allocator.
1237  */
1238 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1239 {
1240         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1241         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1242
1243         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1244                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1245                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1246
1247                         init_reserved_page(start_pfn);
1248
1249                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1250                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1251
1252                         SetPageReserved(page);
1253                 }
1254         }
1255 }
1256
1257 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1258 {
1259         unsigned long flags;
1260         int migratetype;
1261         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1262
1263         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1264                 return;
1265
1266         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1267         local_irq_save(flags);
1268         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1269         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1270         local_irq_restore(flags);
1271 }
1272
1273 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1274 {
1275         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1276         struct page *p = page;
1277         unsigned int loop;
1278
1279         prefetchw(p);
1280         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1281                 prefetchw(p + 1);
1282                 __ClearPageReserved(p);
1283                 set_page_count(p, 0);
1284         }
1285         __ClearPageReserved(p);
1286         set_page_count(p, 0);
1287
1288         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1289         set_page_refcounted(page);
1290         __free_pages(page, order);
1291 }
1292
1293 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1294         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1295
1296 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1297
1298 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1299 {
1300         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1301         int nid;
1302
1303         spin_lock(&early_pfn_lock);
1304         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1305         if (nid < 0)
1306                 nid = first_online_node;
1307         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1308
1309         return nid;
1310 }
1311 #endif
1312
1313 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1314 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1315                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1316 {
1317         int nid;
1318
1319         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1320         if (nid >= 0 && nid != node)
1321                 return false;
1322         return true;
1323 }
1324
1325 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1326 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1327 {
1328         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1329 }
1330
1331 #else
1332
1333 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1334 {
1335         return true;
1336 }
1337 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1338                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1339 {
1340         return true;
1341 }
1342 #endif
1343
1344
1345 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1346                                                         unsigned int order)
1347 {
1348         if (early_page_uninitialised(pfn))
1349                 return;
1350         return __free_pages_boot_core(page, order);
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1355  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1356  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1357  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1358  * pageblocks.
1359  *
1360  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1361  *
1362  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1363  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1364  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1365  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1366  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1367  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1368  * page in a pageblock.
1369  */
1370 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1371                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1372 {
1373         struct page *start_page;
1374         struct page *end_page;
1375
1376         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1377         end_pfn--;
1378
1379         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1380                 return NULL;
1381
1382         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1383
1384         if (page_zone(start_page) != zone)
1385                 return NULL;
1386
1387         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1388
1389         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1390         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1391                 return NULL;
1392
1393         return start_page;
1394 }
1395
1396 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1397 {
1398         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1399         unsigned long block_end_pfn;
1400
1401         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1402         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1403                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1404                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1405
1406                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1407
1408                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1409                                              block_end_pfn, zone))
1410                         return;
1411         }
1412
1413         /* We confirm that there is no hole */
1414         zone->contiguous = true;
1415 }
1416
1417 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1418 {
1419         zone->contiguous = false;
1420 }
1421
1422 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1423 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1424                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1425 {
1426         int i;
1427
1428         if (!page)
1429                 return;
1430
1431         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1432         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1433             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1434                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1435                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1436                 return;
1437         }
1438
1439         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1440                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1441                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1442                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1443         }
1444 }
1445
1446 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1447 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1448 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1449
1450 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1451 {
1452         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1453                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1454 }
1455
1456 /* Initialise remaining memory on a node */
1457 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1458 {
1459         pg_data_t *pgdat = data;
1460         int nid = pgdat->node_id;
1461         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1462         unsigned long start = jiffies;
1463         unsigned long nr_pages = 0;
1464         unsigned long walk_start, walk_end;
1465         int i, zid;
1466         struct zone *zone;
1467         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1468         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1469
1470         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1471                 pgdat_init_report_one_done();
1472                 return 0;
1473         }
1474
1475         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1476         if (!cpumask_empty(cpumask))
1477                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1478
1479         /* Sanity check boundaries */
1480         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1481         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1482         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1483
1484         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1485         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1486                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1487                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1488                         break;
1489         }
1490
1491         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1492                 unsigned long pfn, end_pfn;
1493                 struct page *page = NULL;
1494                 struct page *free_base_page = NULL;
1495                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1496                 int nr_to_free = 0;
1497
1498                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1499                 pfn = first_init_pfn;
1500                 if (pfn < walk_start)
1501                         pfn = walk_start;
1502                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1503                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1504
1505                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1506                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1507                                 goto free_range;
1508
1509                         /*
1510                          * Ensure pfn_valid is checked every
1511                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1512                          */
1513                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1514                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1515                                         page = NULL;
1516                                         goto free_range;
1517                                 }
1518                         }
1519
1520                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1521                                 page = NULL;
1522                                 goto free_range;
1523                         }
1524
1525                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1526                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1527                                 page++;
1528                         } else {
1529                                 nr_pages += nr_to_free;
1530                                 deferred_free_range(free_base_page,
1531                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1532                                 free_base_page = NULL;
1533                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1534
1535                                 page = pfn_to_page(pfn);
1536                                 cond_resched();
1537                         }
1538
1539                         if (page->flags) {
1540                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1541                                 goto free_range;
1542                         }
1543
1544                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1545                         if (!free_base_page) {
1546                                 free_base_page = page;
1547                                 free_base_pfn = pfn;
1548                                 nr_to_free = 0;
1549                         }
1550                         nr_to_free++;
1551
1552                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1553                         continue;
1554 free_range:
1555                         /* Free the current block of pages to allocator */
1556                         nr_pages += nr_to_free;
1557                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1558                                                                 nr_to_free);
1559                         free_base_page = NULL;
1560                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1561                 }
1562                 /* Free the last block of pages to allocator */
1563                 nr_pages += nr_to_free;
1564                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1565
1566                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1567         }
1568
1569         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1570         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1571
1572         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1573                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1574
1575         pgdat_init_report_one_done();
1576         return 0;
1577 }
1578 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1579
1580 void __init page_alloc_init_late(void)
1581 {
1582         struct zone *zone;
1583
1584 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1585         int nid;
1586
1587         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1588         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1589         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1590                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1591         }
1592
1593         /* Block until all are initialised */
1594         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1595
1596         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1597         files_maxfiles_init();
1598 #endif
1599 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1600         /* Discard memblock private memory */
1601         memblock_discard();
1602 #endif
1603
1604         for_each_populated_zone(zone)
1605                 set_zone_contiguous(zone);
1606 }
1607
1608 #ifdef CONFIG_CMA
1609 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1610 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1611 {
1612         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1613         struct page *p = page;
1614
1615         do {
1616                 __ClearPageReserved(p);
1617                 set_page_count(p, 0);
1618         } while (++p, --i);
1619
1620         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1621
1622         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1623                 i = pageblock_nr_pages;
1624                 p = page;
1625                 do {
1626                         set_page_refcounted(p);
1627                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1628                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1629                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1630         } else {
1631                 set_page_refcounted(page);
1632                 __free_pages(page, pageblock_order);
1633         }
1634
1635         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1636 }
1637 #endif
1638
1639 /*
1640  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1641  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1642  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1643  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1644  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1645  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1646  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1647  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1648  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1649  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1650  *
1651  * -- nyc
1652  */
1653 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1654         int low, int high, struct free_area *area,
1655         int migratetype)
1656 {
1657         unsigned long size = 1 << high;
1658
1659         while (high > low) {
1660                 area--;
1661                 high--;
1662                 size >>= 1;
1663                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1664
1665                 /*
1666                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1667                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1668                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1669                  * pages will stay not present in virtual address space
1670                  */
1671                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1672                         continue;
1673
1674                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1675                 area->nr_free++;
1676                 set_page_order(&page[size], high);
1677         }
1678 }
1679
1680 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1681 {
1682         const char *bad_reason = NULL;
1683         unsigned long bad_flags = 0;
1684
1685         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1686                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1687         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1688                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1689         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1690                 bad_reason = "nonzero _count";
1691         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1692                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1693                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1694                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1695                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1696                 return;
1697         }
1698         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1699                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1700                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1701         }
1702 #ifdef CONFIG_MEMCG
1703         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1704                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1705 #endif
1706         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1707 }
1708
1709 /*
1710  * This page is about to be returned from the page allocator
1711  */
1712 static inline int check_new_page(struct page *page)
1713 {
1714         if (likely(page_expected_state(page,
1715                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1716                 return 0;
1717
1718         check_new_page_bad(page);
1719         return 1;
1720 }
1721
1722 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1723 {
1724         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1725                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1726 }
1727
1728 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1729 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1730 {
1731         return false;
1732 }
1733
1734 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1735 {
1736         return check_new_page(page);
1737 }
1738 #else
1739 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1740 {
1741         return check_new_page(page);
1742 }
1743 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1744 {
1745         return false;
1746 }
1747 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1748
1749 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1750 {
1751         int i;
1752         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1753                 struct page *p = page + i;
1754
1755                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1756                         return true;
1757         }
1758
1759         return false;
1760 }
1761
1762 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1763                                 gfp_t gfp_flags)
1764 {
1765         set_page_private(page, 0);
1766         set_page_refcounted(page);
1767
1768         arch_alloc_page(page, order);
1769         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1770         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1771         kasan_alloc_pages(page, order);
1772         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1773 }
1774
1775 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1776                                                         unsigned int alloc_flags)
1777 {
1778         int i;
1779         bool poisoned = true;
1780
1781         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1782                 struct page *p = page + i;
1783                 if (poisoned)
1784                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1785         }
1786
1787         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1788
1789         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1790                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1791                         clear_highpage(page + i);
1792
1793         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1794                 prep_compound_page(page, order);
1795
1796         /*
1797          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1798          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1799          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1800          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1801          */
1802         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1803                 set_page_pfmemalloc(page);
1804         else
1805                 clear_page_pfmemalloc(page);
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1810  * the smallest available page from the freelists
1811  */
1812 static inline
1813 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1814                                                 int migratetype)
1815 {
1816         unsigned int current_order;
1817         struct free_area *area;
1818         struct page *page;
1819
1820         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1821         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1822                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1823                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1824                                                         struct page, lru);
1825                 if (!page)
1826                         continue;
1827                 list_del(&page->lru);
1828                 rmv_page_order(page);
1829                 area->nr_free--;
1830                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1831                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1832                 return page;
1833         }
1834
1835         return NULL;
1836 }
1837
1838
1839 /*
1840  * This array describes the order lists are fallen back to when
1841  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1842  */
1843 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1844         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1845         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1846         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1847 #ifdef CONFIG_CMA
1848         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1849 #endif
1850 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1851         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1852 #endif
1853 };
1854
1855 #ifdef CONFIG_CMA
1856 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1857                                         unsigned int order)
1858 {
1859         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1860 }
1861 #else
1862 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1863                                         unsigned int order) { return NULL; }
1864 #endif
1865
1866 /*
1867  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1868  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1869  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1870  */
1871 int move_freepages(struct zone *zone,
1872                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1873                           int migratetype)
1874 {
1875         struct page *page;
1876         unsigned int order;
1877         int pages_moved = 0;
1878
1879 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1880         /*
1881          * page_zone is not safe to call in this context when
1882          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1883          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1884          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1885          * grouping pages by mobility
1886          */
1887         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1888 #endif
1889
1890         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1891                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1892                         page++;
1893                         continue;
1894                 }
1895
1896                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1897                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1898
1899                 if (!PageBuddy(page)) {
1900                         page++;
1901                         continue;
1902                 }
1903
1904                 order = page_order(page);
1905                 list_move(&page->lru,
1906                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1907                 page += 1 << order;
1908                 pages_moved += 1 << order;
1909         }
1910
1911         return pages_moved;
1912 }
1913
1914 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1915                                 int migratetype)
1916 {
1917         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1918         struct page *start_page, *end_page;
1919
1920         start_pfn = page_to_pfn(page);
1921         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1922         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1923         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1924         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1925
1926         /* Do not cross zone boundaries */
1927         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1928                 start_page = page;
1929         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1930                 return 0;
1931
1932         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1933 }
1934
1935 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1936                                         int start_order, int migratetype)
1937 {
1938         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1939
1940         while (nr_pageblocks--) {
1941                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1942                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1943         }
1944 }
1945
1946 /*
1947  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1948  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1949  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1950  *
1951  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1952  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1953  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1954  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1955  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1956  * pageblocks.
1957  */
1958 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1959 {
1960         /*
1961          * Leaving this order check is intended, although there is
1962          * relaxed order check in next check. The reason is that
1963          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1964          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1965          * so could be changed anytime.
1966          */
1967         if (order >= pageblock_order)
1968                 return true;
1969
1970         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1971                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1972                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1973                 page_group_by_mobility_disabled)
1974                 return true;
1975
1976         return false;
1977 }
1978
1979 /*
1980  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1981  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1982  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1983  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1984  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1985  */
1986 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1987                                                           int start_type)
1988 {
1989         unsigned int current_order = page_order(page);
1990         int pages;
1991
1992         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1993         if (current_order >= pageblock_order) {
1994                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1995                 return;
1996         }
1997
1998         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1999
2000         /* Claim the whole block if over half of it is free */
2001         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2002                         page_group_by_mobility_disabled)
2003                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2004 }
2005
2006 /*
2007  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2008  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2009  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2010  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2011  */
2012 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2013                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2014 {
2015         int i;
2016         int fallback_mt;
2017
2018         if (area->nr_free == 0)
2019                 return -1;
2020
2021         *can_steal = false;
2022         for (i = 0;; i++) {
2023                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2024                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2025                         break;
2026
2027                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2028                         continue;
2029
2030                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2031                         *can_steal = true;
2032
2033                 if (!only_stealable)
2034                         return fallback_mt;
2035
2036                 if (*can_steal)
2037                         return fallback_mt;
2038         }
2039
2040         return -1;
2041 }
2042
2043 /*
2044  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2045  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2046  */
2047 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2048                                 unsigned int alloc_order)
2049 {
2050         int mt;
2051         unsigned long max_managed, flags;
2052
2053         /*
2054          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2055          * Check is race-prone but harmless.
2056          */
2057         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2058         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2059                 return;
2060
2061         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2062
2063         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2064         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2065                 goto out_unlock;
2066
2067         /* Yoink! */
2068         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2069         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2070                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2071                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2072                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2073                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2074         }
2075
2076 out_unlock:
2077         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2078 }
2079
2080 /*
2081  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2082  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2083  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2084  * to recover from than an OOM.
2085  */
2086 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
2087 {
2088         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2089         unsigned long flags;
2090         struct zoneref *z;
2091         struct zone *zone;
2092         struct page *page;
2093         int order;
2094
2095         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2096                                                                 ac->nodemask) {
2097                 /* Preserve at least one pageblock */
2098                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
2099                         continue;
2100
2101                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2102                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2103                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2104
2105                         page = list_first_entry_or_null(
2106                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2107                                         struct page, lru);
2108                         if (!page)
2109                                 continue;
2110
2111                         /*
2112                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2113                          * we can counter several free pages in a pageblock
2114                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2115                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2116                          * adjust the count once.
2117                          */
2118                         if (get_pageblock_migratetype(page) ==
2119                                                         MIGRATE_HIGHATOMIC) {
2120                                 /*
2121                                  * It should never happen but changes to
2122                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2123                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2124                                  * while unreserving so be safe and watch for
2125                                  * underflows.
2126                                  */
2127                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2128                                                 pageblock_nr_pages,
2129                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2130                         }
2131
2132                         /*
2133                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2134                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2135                          * is doing the work and needs the pages. More
2136                          * importantly, if the block was always converted to
2137                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2138                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2139                          * may increase.
2140                          */
2141                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2142                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2143                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2144                         return;
2145                 }
2146                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2147         }
2148 }
2149
2150 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2151 static inline struct page *
2152 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2153 {
2154         struct free_area *area;
2155         unsigned int current_order;
2156         struct page *page;
2157         int fallback_mt;
2158         bool can_steal;
2159
2160         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2161         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2162                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2163                                 --current_order) {
2164                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2165                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2166                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2167                 if (fallback_mt == -1)
2168                         continue;
2169
2170                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2171                                                 struct page, lru);
2172                 if (can_steal)
2173                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2174
2175                 /* Remove the page from the freelists */
2176                 area->nr_free--;
2177                 list_del(&page->lru);
2178                 rmv_page_order(page);
2179
2180                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2181                                         start_migratetype);
2182                 /*
2183                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2184                  * migratetype depending on the decisions in
2185                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2186                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2187                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2188                  */
2189                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2190
2191                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2192                         start_migratetype, fallback_mt);
2193
2194                 return page;
2195         }
2196
2197         return NULL;
2198 }
2199
2200 /*
2201  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2202  * Call me with the zone->lock already held.
2203  */
2204 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2205                                 int migratetype)
2206 {
2207         struct page *page;
2208
2209         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2210         if (unlikely(!page)) {
2211                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2212                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2213
2214                 if (!page)
2215                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2216         }
2217
2218         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2219         return page;
2220 }
2221
2222 /*
2223  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2224  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2225  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2226  */
2227 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2228                         unsigned long count, struct list_head *list,
2229                         int migratetype, bool cold)
2230 {
2231         int i, alloced = 0;
2232
2233         spin_lock(&zone->lock);
2234         for (i = 0; i < count; ++i) {
2235                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2236                 if (unlikely(page == NULL))
2237                         break;
2238
2239                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2240                         continue;
2241
2242                 /*
2243                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2244                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2245                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2246                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2247                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2248                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2249                  * properly.
2250                  */
2251                 if (likely(!cold))
2252                         list_add(&page->lru, list);
2253                 else
2254                         list_add_tail(&page->lru, list);
2255                 list = &page->lru;
2256                 alloced++;
2257                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2258                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2259                                               -(1 << order));
2260         }
2261
2262         /*
2263          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2264          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2265          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2266          * pages added to the pcp list.
2267          */
2268         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2269         spin_unlock(&zone->lock);
2270         return alloced;
2271 }
2272
2273 #ifdef CONFIG_NUMA
2274 /*
2275  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2276  * currently executing processor on remote nodes after they have
2277  * expired.
2278  *
2279  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2280  * a single processor.
2281  */
2282 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2283 {
2284         unsigned long flags;
2285         int to_drain, batch;
2286
2287         local_irq_save(flags);
2288         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2289         to_drain = min(pcp->count, batch);
2290         if (to_drain > 0) {
2291                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2292                 pcp->count -= to_drain;
2293         }
2294         local_irq_restore(flags);
2295 }
2296 #endif
2297
2298 /*
2299  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2300  *
2301  * The processor must either be the current processor and the
2302  * thread pinned to the current processor or a processor that
2303  * is not online.
2304  */
2305 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2306 {
2307         unsigned long flags;
2308         struct per_cpu_pageset *pset;
2309         struct per_cpu_pages *pcp;
2310
2311         local_irq_save(flags);
2312         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2313
2314         pcp = &pset->pcp;
2315         if (pcp->count) {
2316                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2317                 pcp->count = 0;
2318         }
2319         local_irq_restore(flags);
2320 }
2321
2322 /*
2323  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2324  *
2325  * The processor must either be the current processor and the
2326  * thread pinned to the current processor or a processor that
2327  * is not online.
2328  */
2329 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2330 {
2331         struct zone *zone;
2332
2333         for_each_populated_zone(zone) {
2334                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2335         }
2336 }
2337
2338 /*
2339  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2340  *
2341  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2342  * the single zone's pages.
2343  */
2344 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2345 {
2346         int cpu = smp_processor_id();
2347
2348         if (zone)
2349                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2350         else
2351                 drain_pages(cpu);
2352 }
2353
2354 /*
2355  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2356  *
2357  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2358  *
2359  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2360  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2361  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2362  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2363  * before the call to on_each_cpu_mask().
2364  */
2365 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2366 {
2367         int cpu;
2368
2369         /*
2370          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2371          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2372          */
2373         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2374
2375         /*
2376          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2377          * as offline notification will cause the notified
2378          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2379          * disables preemption as part of its processing
2380          */
2381         for_each_online_cpu(cpu) {
2382                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2383                 struct zone *z;
2384                 bool has_pcps = false;
2385
2386                 if (zone) {
2387                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2388                         if (pcp->pcp.count)
2389                                 has_pcps = true;
2390                 } else {
2391                         for_each_populated_zone(z) {
2392                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2393                                 if (pcp->pcp.count) {
2394                                         has_pcps = true;
2395                                         break;
2396                                 }
2397                         }
2398                 }
2399
2400                 if (has_pcps)
2401                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2402                 else
2403                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2404         }
2405         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2406                                                                 zone, 1);
2407 }
2408
2409 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2410
2411 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2412 {
2413         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2414         unsigned long flags;
2415         unsigned int order, t;
2416         struct page *page;
2417
2418         if (zone_is_empty(zone))
2419                 return;
2420
2421         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2422
2423         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2424         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2425                 if (pfn_valid(pfn)) {
2426                         page = pfn_to_page(pfn);
2427
2428                         if (page_zone(page) != zone)
2429                                 continue;
2430
2431                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2432                                 swsusp_unset_page_free(page);
2433                 }
2434
2435         for_each_migratetype_order(order, t) {
2436                 list_for_each_entry(page,
2437                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2438                         unsigned long i;
2439
2440                         pfn = page_to_pfn(page);
2441                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2442                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2443                 }
2444         }
2445         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2446 }
2447 #endif /* CONFIG_PM */
2448
2449 /*
2450  * Free a 0-order page
2451  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2452  */
2453 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2454 {
2455         struct zone *zone = page_zone(page);
2456         struct per_cpu_pages *pcp;
2457         unsigned long flags;
2458         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2459         int migratetype;
2460
2461         if (!free_pcp_prepare(page))
2462                 return;
2463
2464         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2465         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2466         local_irq_save(flags);
2467         __count_vm_event(PGFREE);
2468
2469         /*
2470          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2471          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2472          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2473          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2474          * excessively into the page allocator
2475          */
2476         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2477                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2478                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2479                         goto out;
2480                 }
2481                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2482         }
2483
2484         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2485         if (!cold)
2486                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2487         else
2488                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2489         pcp->count++;
2490         if (pcp->count >= pcp->high) {
2491                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2492                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2493                 pcp->count -= batch;
2494         }
2495
2496 out:
2497         local_irq_restore(flags);
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Free a list of 0-order pages
2502  */
2503 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2504 {
2505         struct page *page, *next;
2506
2507         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2508                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2509                 free_hot_cold_page(page, cold);
2510         }
2511 }
2512
2513 /*
2514  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2515  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2516  * Each sub-page must be freed individually.
2517  *
2518  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2519  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2520  */
2521 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2522 {
2523         int i;
2524
2525         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2526         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2527
2528 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2529         /*
2530          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2531          * otherwise free the whole shadow.
2532          */
2533         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2534                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2535 #endif
2536
2537         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2538                 set_page_refcounted(page + i);
2539         split_page_owner(page, order);
2540 }
2541 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2542
2543 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2544 {
2545         unsigned long watermark;
2546         struct zone *zone;
2547         int mt;
2548
2549         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2550
2551         zone = page_zone(page);
2552         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2553
2554         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2555                 /*
2556                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2557                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2558                  * watermark, because we already know our high-order page
2559                  * exists.
2560                  */
2561                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2562                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2563                         return 0;
2564
2565                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2566         }
2567
2568         /* Remove page from free list */
2569         list_del(&page->lru);
2570         zone->free_area[order].nr_free--;
2571         rmv_page_order(page);
2572
2573         /*
2574          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2575          * pageblock
2576          */
2577         if (order >= pageblock_order - 1) {
2578                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2579                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2580                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2581                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2582                                 set_pageblock_migratetype(page,
2583                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2584                 }
2585         }
2586
2587
2588         return 1UL << order;
2589 }
2590
2591 /*
2592  * Update NUMA hit/miss statistics
2593  *
2594  * Must be called with interrupts disabled.
2595  */
2596 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2597                                                                 gfp_t flags)
2598 {
2599 #ifdef CONFIG_NUMA
2600         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2601
2602         if (z->node != numa_node_id())
2603                 local_stat = NUMA_OTHER;
2604
2605         if (z->node == preferred_zone->node)
2606                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2607         else {
2608                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2609                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2610         }
2611         __inc_zone_state(z, local_stat);
2612 #endif
2613 }
2614
2615 /*
2616  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2617  */
2618 static inline
2619 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2620                         struct zone *zone, unsigned int order,
2621                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2622                         int migratetype)
2623 {
2624         unsigned long flags;
2625         struct page *page;
2626         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2627
2628         if (likely(order == 0)) {
2629                 struct per_cpu_pages *pcp;
2630                 struct list_head *list;
2631
2632                 local_irq_save(flags);
2633                 do {
2634                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2635                         list = &pcp->lists[migratetype];
2636                         if (list_empty(list)) {
2637                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2638                                                 pcp->batch, list,
2639                                                 migratetype, cold);
2640                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2641                                         goto failed;
2642                         }
2643
2644                         if (cold)
2645                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2646                         else
2647                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2648
2649                         list_del(&page->lru);
2650                         pcp->count--;
2651
2652                 } while (check_new_pcp(page));
2653         } else {
2654                 /*
2655                  * We most definitely don't want callers attempting to
2656                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2657                  */
2658                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2659                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2660
2661                 do {
2662                         page = NULL;
2663                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2664                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2665                                 if (page)
2666                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2667                         }
2668                         if (!page)
2669                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2670                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2671                 spin_unlock(&zone->lock);
2672                 if (!page)
2673                         goto failed;
2674                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2675                                           get_pcppage_migratetype(page));
2676         }
2677
2678         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2679         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2680         local_irq_restore(flags);
2681
2682         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2683         return page;
2684
2685 failed:
2686         local_irq_restore(flags);
2687         return NULL;
2688 }
2689
2690 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2691
2692 static struct {
2693         struct fault_attr attr;
2694
2695         bool ignore_gfp_highmem;
2696         bool ignore_gfp_reclaim;
2697         u32 min_order;
2698 } fail_page_alloc = {
2699         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2700         .ignore_gfp_reclaim = true,
2701         .ignore_gfp_highmem = true,
2702         .min_order = 1,
2703 };
2704
2705 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2706 {
2707         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2708 }
2709 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2710
2711 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2712 {
2713         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2714                 return false;
2715         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2716                 return false;
2717         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2718                 return false;
2719         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2720                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2721                 return false;
2722
2723         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2724 }
2725
2726 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2727
2728 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2729 {
2730         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2731         struct dentry *dir;
2732
2733         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2734                                         &fail_page_alloc.attr);
2735         if (IS_ERR(dir))
2736                 return PTR_ERR(dir);
2737
2738         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2739                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2740                 goto fail;
2741         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2742                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2743                 goto fail;
2744         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2745                                 &fail_page_alloc.min_order))
2746                 goto fail;
2747
2748         return 0;
2749 fail:
2750         debugfs_remove_recursive(dir);
2751
2752         return -ENOMEM;
2753 }
2754
2755 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2756
2757 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2758
2759 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2760
2761 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2762 {
2763         return false;
2764 }
2765
2766 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2767
2768 /*
2769  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2770  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2771  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2772  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2773  */
2774 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2775                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2776                          long free_pages)
2777 {
2778         long min = mark;
2779         int o;
2780         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2781
2782         /* free_pages may go negative - that's OK */
2783         free_pages -= (1 << order) - 1;
2784
2785         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2786                 min -= min / 2;
2787
2788         /*
2789          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2790          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2791          * atomic reserve but it avoids a search.
2792          */
2793         if (likely(!alloc_harder))
2794                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2795         else
2796                 min -= min / 4;
2797
2798 #ifdef CONFIG_CMA
2799         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2800         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2801                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2802 #endif
2803
2804         /*
2805          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2806          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2807          * even if a suitable page happened to be free.
2808          */
2809         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2810                 return false;
2811
2812         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2813         if (!order)
2814                 return true;
2815
2816         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2817         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2818                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2819                 int mt;
2820
2821                 if (!area->nr_free)
2822                         continue;
2823
2824                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2825                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2826                                 return true;
2827                 }
2828
2829 #ifdef CONFIG_CMA
2830                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2831                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2832                         return true;
2833                 }
2834 #endif
2835                 if (alloc_harder &&
2836                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
2837                         return true;
2838         }
2839         return false;
2840 }
2841
2842 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2843                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2844 {
2845         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2846                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2847 }
2848
2849 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2850                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2851 {
2852         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2853         long cma_pages = 0;
2854
2855 #ifdef CONFIG_CMA
2856         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2857         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2858                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2859 #endif
2860
2861         /*
2862          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2863          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2864          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2865          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2866          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2867          */
2868         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2869                 return true;
2870
2871         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2872                                         free_pages);
2873 }
2874
2875 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2876                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2877 {
2878         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2879
2880         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2881                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2882
2883         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2884                                                                 free_pages);
2885 }
2886
2887 #ifdef CONFIG_NUMA
2888 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2889 {
2890         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
2891                                 RECLAIM_DISTANCE;
2892 }
2893 #else   /* CONFIG_NUMA */
2894 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2895 {
2896         return true;
2897 }
2898 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2899
2900 /*
2901  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2902  * a page.
2903  */
2904 static struct page *
2905 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2906                                                 const struct alloc_context *ac)
2907 {
2908         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2909         struct zone *zone;
2910         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
2911
2912         /*
2913          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2914          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2915          */
2916         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2917                                                                 ac->nodemask) {
2918                 struct page *page;
2919                 unsigned long mark;
2920
2921                 if (cpusets_enabled() &&
2922                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2923                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2924                                 continue;
2925                 /*
2926                  * When allocating a page cache page for writing, we
2927                  * want to get it from a node that is within its dirty
2928                  * limit, such that no single node holds more than its
2929                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2930                  * The dirty limits take into account the node's
2931                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2932                  * should be able to balance it without having to
2933                  * write pages from its LRU list.
2934                  *
2935                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2936                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
2937                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2938                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2939                  * nodes are together not big enough to reach the
2940                  * global limit.  The proper fix for these situations
2941                  * will require awareness of nodes in the
2942                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2943                  */
2944                 if (ac->spread_dirty_pages) {
2945                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
2946                                 continue;
2947
2948                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
2949                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
2950                                 continue;
2951                         }
2952                 }
2953
2954                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2955                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2956                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2957                         int ret;
2958
2959                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2960                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2961                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2962                                 goto try_this_zone;
2963
2964                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
2965                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2966                                 continue;
2967
2968                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
2969                         switch (ret) {
2970                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
2971                                 /* did not scan */
2972                                 continue;
2973                         case NODE_RECLAIM_FULL:
2974                                 /* scanned but unreclaimable */
2975                                 continue;
2976                         default:
2977                                 /* did we reclaim enough */
2978                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2979                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2980                                         goto try_this_zone;
2981
2982                                 continue;
2983                         }
2984                 }
2985
2986 try_this_zone:
2987                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2988                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2989                 if (page) {
2990                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
2991
2992                         /*
2993                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2994                          * if the pageblock should be reserved for the future
2995                          */
2996                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2997                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2998
2999                         return page;
3000                 }
3001         }
3002
3003         return NULL;
3004 }
3005
3006 /*
3007  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3008  * meminfo in irq context.
3009  */
3010 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3011 {
3012         bool ret = false;
3013
3014 #if NODES_SHIFT > 8
3015         ret = in_interrupt();
3016 #endif
3017         return ret;
3018 }
3019
3020 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
3021                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3022                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3023
3024 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, const char *fmt, ...)
3025 {
3026         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3027         struct va_format vaf;
3028         va_list args;
3029
3030         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3031             debug_guardpage_minorder() > 0)
3032                 return;
3033
3034         /*
3035          * This documents exceptions given to allocations in certain
3036          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3037          * of allowed nodes.
3038          */
3039         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3040                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3041                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3042                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3043         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3044                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3045
3046         pr_warn("%s: ", current->comm);
3047
3048         va_start(args, fmt);
3049         vaf.fmt = fmt;
3050         vaf.va = &args;
3051         pr_cont("%pV", &vaf);
3052         va_end(args);
3053
3054         pr_cont(", mode:%#x(%pGg)\n", gfp_mask, &gfp_mask);
3055
3056         dump_stack();
3057         if (!should_suppress_show_mem())
3058                 show_mem(filter);
3059 }
3060
3061 static inline struct page *
3062 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3063         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3064 {
3065         struct oom_control oc = {
3066                 .zonelist = ac->zonelist,
3067                 .nodemask = ac->nodemask,
3068                 .memcg = NULL,
3069                 .gfp_mask = gfp_mask,
3070                 .order = order,
3071         };
3072         struct page *page;
3073
3074         *did_some_progress = 0;
3075
3076         /*
3077          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3078          * making progress for us.
3079          */
3080         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3081                 *did_some_progress = 1;
3082                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3083                 return NULL;
3084         }
3085
3086         /*
3087          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3088          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3089          * we're still under heavy pressure.
3090          */
3091         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3092                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3093         if (page)
3094                 goto out;
3095
3096         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3097                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3098                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3099                         goto out;
3100                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3101                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3102                         goto out;
3103                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3104                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3105                         goto out;
3106                 if (pm_suspended_storage())
3107                         goto out;
3108                 /*
3109                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3110                  * other request to make a forward progress.
3111                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3112                  * do much for this context but let's try it to at least get
3113                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3114                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3115                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3116                  */
3117
3118                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3119                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3120                         goto out;
3121         }
3122         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3123         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3124                 *did_some_progress = 1;
3125
3126                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3127                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3128                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3129                         /*
3130                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3131                          * are depleted
3132                          */
3133                         if (!page)
3134                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3135                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3136                 }
3137         }
3138 out:
3139         mutex_unlock(&oom_lock);
3140         return page;
3141 }
3142
3143 /*
3144  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3145  * killer is consider as the only way to move forward.
3146  */
3147 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3148
3149 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3150 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3151 static struct page *
3152 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3153                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3154                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3155 {
3156         struct page *page;
3157         unsigned int noreclaim_flag = current->flags & PF_MEMALLOC;
3158
3159         if (!order)
3160                 return NULL;
3161
3162         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3163         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3164                                                                         prio);
3165         current->flags = (current->flags & ~PF_MEMALLOC) | noreclaim_flag;
3166
3167         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3168                 return NULL;
3169
3170         /*
3171          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3172          * count a compaction stall
3173          */
3174         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3175
3176         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3177
3178         if (page) {
3179                 struct zone *zone = page_zone(page);
3180
3181                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3182                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3183                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3184                 return page;
3185         }
3186
3187         /*
3188          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3189          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3190          */
3191         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3192
3193         cond_resched();
3194
3195         return NULL;
3196 }
3197
3198 static inline bool
3199 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3200                      enum compact_result compact_result,
3201                      enum compact_priority *compact_priority,
3202                      int *compaction_retries)
3203 {
3204         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3205         int min_priority;
3206
3207         if (!order)
3208                 return false;
3209
3210         if (compaction_made_progress(compact_result))
3211                 (*compaction_retries)++;
3212
3213         /*
3214          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3215          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3216          * failure could be caused by insufficient priority
3217          */
3218         if (compaction_failed(compact_result))
3219                 goto check_priority;
3220
3221         /*
3222          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3223          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3224          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3225          * compaction.
3226          */
3227         if (compaction_withdrawn(compact_result))
3228                 return compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3229
3230         /*
3231          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3232          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3233          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3234          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3235          * would need much more detailed feedback from compaction to
3236          * make a better decision.
3237          */
3238         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3239                 max_retries /= 4;
3240         if (*compaction_retries <= max_retries)
3241                 return true;
3242
3243         /*
3244          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3245          * all retries or failed at the lower priorities.
3246          */
3247 check_priority:
3248         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3249                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3250         if (*compact_priority > min_priority) {
3251                 (*compact_priority)--;
3252                 *compaction_retries = 0;
3253                 return true;
3254         }
3255         return false;
3256 }
3257 #else
3258 static inline struct page *
3259 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3260                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3261                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3262 {
3263         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3264         return NULL;
3265 }
3266
3267 static inline bool
3268 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3269                      enum compact_result compact_result,
3270                      enum compact_priority *compact_priority,
3271                      int *compaction_retries)
3272 {
3273         struct zone *zone;
3274         struct zoneref *z;
3275
3276         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3277                 return false;
3278
3279         /*
3280          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3281          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3282          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3283          * watermarks are OK.
3284          */
3285         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3286                                         ac->nodemask) {
3287                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3288                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3289                         return true;
3290         }
3291         return false;
3292 }
3293 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3294
3295 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3296 static int
3297 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3298                                         const struct alloc_context *ac)
3299 {
3300         struct reclaim_state reclaim_state;
3301         int progress;
3302
3303         cond_resched();
3304
3305         /* We now go into synchronous reclaim */
3306         cpuset_memory_pressure_bump();
3307         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3308         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3309         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3310         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3311
3312         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3313                                                                 ac->nodemask);
3314
3315         current->reclaim_state = NULL;
3316         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3317         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3318
3319         cond_resched();
3320
3321         return progress;
3322 }
3323
3324 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3325 static inline struct page *
3326 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3327                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3328                 unsigned long *did_some_progress)
3329 {
3330         struct page *page = NULL;
3331         bool drained = false;
3332
3333         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3334         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3335                 return NULL;
3336
3337 retry:
3338         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3339
3340         /*
3341          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3342          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3343          * Shrink them them and try again
3344          */
3345         if (!page && !drained) {
3346                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3347                 drain_all_pages(NULL);
3348                 drained = true;
3349                 goto retry;
3350         }
3351
3352         return page;
3353 }
3354
3355 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3356 {
3357         struct zoneref *z;
3358         struct zone *zone;
3359         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3360
3361         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3362                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3363                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3364                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3365                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3366         }
3367 }
3368
3369 static inline unsigned int
3370 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3371 {
3372         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3373
3374         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3375         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3376
3377         /*
3378          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3379          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3380          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3381          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3382          */
3383         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3384
3385         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3386                 /*
3387                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3388                  * if it can't schedule.
3389                  */
3390                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3391                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3392                 /*
3393                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3394                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3395                  */
3396                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3397         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3398                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3399
3400 #ifdef CONFIG_CMA
3401         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3402                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3403 #endif
3404         return alloc_flags;
3405 }
3406
3407 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3408 {
3409         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3410                 return false;
3411
3412         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3413                 return true;
3414         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3415                 return true;
3416         if (!in_interrupt() &&
3417                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3418                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3419                 return true;
3420
3421         return false;
3422 }
3423
3424 /*
3425  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3426  * for the given allocation request.
3427  * The reclaim feedback represented by did_some_progress (any progress during
3428  * the last reclaim round) and no_progress_loops (number of reclaim rounds without
3429  * any progress in a row) is considered as well as the reclaimable pages on the
3430  * applicable zone list (with a backoff mechanism which is a function of
3431  * no_progress_loops).
3432  *
3433  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3434  */
3435 static inline bool
3436 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3437                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3438                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3439 {
3440         struct zone *zone;
3441         struct zoneref *z;
3442
3443         /*
3444          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3445          * their order will become available due to high fragmentation so
3446          * always increment the no progress counter for them
3447          */
3448         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3449                 *no_progress_loops = 0;
3450         else
3451                 (*no_progress_loops)++;
3452
3453         /*
3454          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3455          * several times in the row.
3456          */
3457         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES)
3458                 return false;
3459
3460         /*
3461          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3462          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3463          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3464          * screwed and have to go OOM.
3465          */
3466         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3467                                         ac->nodemask) {
3468                 unsigned long available;
3469                 unsigned long reclaimable;
3470
3471                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3472                 available -= DIV_ROUND_UP((*no_progress_loops) * available,
3473                                           MAX_RECLAIM_RETRIES);
3474                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3475
3476                 /*
3477                  * Would the allocation succeed if we reclaimed the whole
3478                  * available?
3479                  */
3480                 if (__zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark_pages(zone),
3481                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available)) {
3482                         /*
3483                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3484                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3485                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3486                          * prevent from pre mature OOM
3487                          */
3488                         if (!did_some_progress) {
3489                                 unsigned long write_pending;
3490
3491                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3492                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3493
3494                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3495                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3496                                         return true;
3497                                 }
3498                         }
3499
3500                         /*
3501                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3502                          * context and the current implementation of the WQ
3503                          * concurrency control doesn't recognize that
3504                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3505                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3506                          * do a short sleep here rather than calling
3507                          * cond_resched().
3508                          */
3509                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3510                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3511                         else
3512                                 cond_resched();
3513
3514                         return true;
3515                 }
3516         }
3517
3518         return false;
3519 }
3520
3521 static inline struct page *
3522 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3523                                                 struct alloc_context *ac)
3524 {
3525         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3526         struct page *page = NULL;
3527         unsigned int alloc_flags;
3528         unsigned long did_some_progress;
3529         enum compact_priority compact_priority;
3530         enum compact_result compact_result;
3531         int compaction_retries;
3532         int no_progress_loops;
3533         unsigned long alloc_start = jiffies;
3534         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3535         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3536
3537         /*
3538          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3539          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3540          * be using allocators in order of preference for an area that is
3541          * too large.
3542          */
3543         if (order >= MAX_ORDER) {
3544                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3545                 return NULL;
3546         }
3547
3548         /*
3549          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3550          * callers that are not in atomic context.
3551          */
3552         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3553                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3554                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3555
3556 retry_cpuset:
3557         compaction_retries = 0;
3558         no_progress_loops = 0;
3559         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3560         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3561         /*
3562          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3563          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3564          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3565          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3566          */
3567         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3568                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3569         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3570                 goto nopage;
3571
3572
3573         /*
3574          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3575          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3576          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3577          */
3578         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3579
3580         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3581                 wake_all_kswapds(order, ac);
3582
3583         /*
3584          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3585          * that first
3586          */
3587         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3588         if (page)
3589                 goto got_pg;
3590
3591         /*
3592          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3593          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. Don't try
3594          * that for allocations that are allowed to ignore watermarks, as the
3595          * ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3596          */
3597         if (can_direct_reclaim && order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3598                 !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3599                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3600                                                 alloc_flags, ac,
3601                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3602                                                 &compact_result);
3603                 if (page)
3604                         goto got_pg;
3605
3606                 /*
3607                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3608                  * includes THP page fault allocations
3609                  */
3610                 if (gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
3611                         /*
3612                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3613                          * it is because sync compaction recently failed. If
3614                          * this is the case and the caller requested a THP
3615                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3616                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3617                          * direct reclaim.
3618                          */
3619                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3620                                 goto nopage;
3621
3622                         /*
3623                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3624                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3625                          * using async compaction.
3626                          */
3627                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3628                 }
3629         }
3630
3631 retry:
3632         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3633         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3634                 wake_all_kswapds(order, ac);
3635
3636         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3637                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3638
3639         /*
3640          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3641          * These allocations are high priority and system rather than user
3642          * orientated.
3643          */
3644         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3645                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3646                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3647         }
3648
3649         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3650         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3651         if (page)
3652                 goto got_pg;
3653
3654         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3655         if (!can_direct_reclaim) {
3656                 /*
3657                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3658                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3659                  * to fail.
3660                  */
3661                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3662                 goto nopage;
3663         }
3664
3665         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3666         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3667                 /*
3668                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3669                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3670                  * for somebody to do a work for us.
3671                  */
3672                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3673                         cond_resched();
3674                         goto retry;
3675                 }
3676                 goto nopage;
3677         }
3678
3679         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3680         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3681                 goto nopage;
3682
3683
3684         /* Try direct reclaim and then allocating */
3685         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3686                                                         &did_some_progress);
3687         if (page)
3688                 goto got_pg;
3689
3690         /* Try direct compaction and then allocating */
3691         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3692                                         compact_priority, &compact_result);
3693         if (page)
3694                 goto got_pg;
3695
3696         /* Do not loop if specifically requested */
3697         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3698                 goto nopage;
3699
3700         /*
3701          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3702          * __GFP_REPEAT
3703          */
3704         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3705                 goto nopage;
3706
3707         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3708         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3709                 warn_alloc(gfp_mask,
3710                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3711                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3712                 stall_timeout += 10 * HZ;
3713         }
3714
3715         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3716                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3717                 goto retry;
3718
3719         /*
3720          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3721          * reclaim is not able to make any progress because the current
3722          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3723          * of free memory (see __compaction_suitable)
3724          */
3725         if (did_some_progress > 0 &&
3726                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3727                                 compact_result, &compact_priority,
3728                                 &compaction_retries))
3729                 goto retry;
3730
3731         /*
3732          * It's possible we raced with cpuset update so the OOM would be
3733          * premature (see below the nopage: label for full explanation).
3734          */
3735         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3736                 goto retry_cpuset;
3737
3738         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3739         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3740         if (page)
3741                 goto got_pg;
3742
3743         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3744         if (did_some_progress) {
3745                 no_progress_loops = 0;
3746                 goto retry;
3747         }
3748
3749 nopage:
3750         /*
3751          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3752          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3753          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3754          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3755          * retry.
3756          */
3757         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3758                 goto retry_cpuset;
3759
3760         warn_alloc(gfp_mask,
3761                         "page allocation failure: order:%u", order);
3762 got_pg:
3763         return page;
3764 }
3765
3766 /*
3767  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3768  */
3769 struct page *
3770 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3771                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3772 {
3773         struct page *page;
3774         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3775         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3776         struct alloc_context ac = {
3777                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3778                 .zonelist = zonelist,
3779                 .nodemask = nodemask,
3780                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3781         };
3782
3783         if (cpusets_enabled()) {
3784                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3785                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3786                 if (!ac.nodemask)
3787                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3788         }
3789
3790         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3791
3792         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3793
3794         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3795
3796         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3797                 return NULL;
3798
3799         /*
3800          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3801          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3802          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3803          */
3804         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3805                 return NULL;
3806
3807         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3808                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3809
3810         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3811         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3812
3813         /*
3814          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3815          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3816          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3817          */
3818         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3819                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3820         if (!ac.preferred_zoneref->zone) {
3821                 page = NULL;
3822                 /*
3823                  * This might be due to race with cpuset_current_mems_allowed
3824                  * update, so make sure we retry with original nodemask in the
3825                  * slow path.
3826                  */
3827                 goto no_zone;
3828         }
3829
3830         /* First allocation attempt */
3831         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3832         if (likely(page))
3833                 goto out;
3834
3835 no_zone:
3836         /*
3837          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3838          * because I/O on the device might not complete.
3839          */
3840         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3841         ac.spread_dirty_pages = false;
3842
3843         /*
3844          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3845          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3846          */
3847         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
3848                 ac.nodemask = nodemask;
3849
3850         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3851
3852 out:
3853         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3854             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3855                 __free_pages(page, order);
3856                 page = NULL;
3857         }
3858
3859         if (kmemcheck_enabled && page)
3860                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3861
3862         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3863
3864         return page;
3865 }
3866 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3867
3868 /*
3869  * Common helper functions.
3870  */
3871 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3872 {
3873         struct page *page;
3874
3875         /*
3876          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3877          * a highmem page
3878          */
3879         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3880
3881         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3882         if (!page)
3883                 return 0;
3884         return (unsigned long) page_address(page);
3885 }
3886 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3887
3888 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3889 {
3890         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3891 }
3892 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3893
3894 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3895 {
3896         if (put_page_testzero(page)) {
3897                 if (order == 0)
3898                         free_hot_cold_page(page, false);
3899                 else
3900                         __free_pages_ok(page, order);
3901         }
3902 }
3903
3904 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3905
3906 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3907 {
3908         if (addr != 0) {
3909                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3910                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3911         }
3912 }
3913
3914 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3915
3916 /*
3917  * Page Fragment:
3918  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3919  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3920  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3921  *
3922  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3923  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3924  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3925  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3926  */
3927 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3928                                        gfp_t gfp_mask)
3929 {
3930         struct page *page = NULL;
3931         gfp_t gfp = gfp_mask;
3932
3933 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3934         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3935                     __GFP_NOMEMALLOC;
3936         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3937                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3938         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3939 #endif
3940         if (unlikely(!page))
3941                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3942
3943         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3944
3945         return page;
3946 }
3947
3948 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3949                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3950 {
3951         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3952         struct page *page;
3953         int offset;
3954
3955         if (unlikely(!nc->va)) {
3956 refill:
3957                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3958                 if (!page)
3959                         return NULL;
3960
3961 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3962                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3963                 size = nc->size;
3964 #endif
3965                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3966                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3967                  */
3968                 page_ref_add(page, size - 1);
3969
3970                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3971                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3972                 nc->pagecnt_bias = size;
3973                 nc->offset = size;
3974         }
3975
3976         offset = nc->offset - fragsz;
3977         if (unlikely(offset < 0)) {
3978                 page = virt_to_page(nc->va);
3979
3980                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3981                         goto refill;
3982
3983 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3984                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3985                 size = nc->size;
3986 #endif
3987                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3988                 set_page_count(page, size);
3989
3990                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3991                 nc->pagecnt_bias = size;
3992                 offset = size - fragsz;
3993         }
3994
3995         nc->pagecnt_bias--;
3996         nc->offset = offset;
3997
3998         return nc->va + offset;
3999 }
4000 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
4001
4002 /*
4003  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4004  */
4005 void __free_page_frag(void *addr)
4006 {
4007         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4008
4009         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4010                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4011 }
4012 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
4013
4014 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4015                 size_t size)
4016 {
4017         if (addr) {
4018                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4019                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4020
4021                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4022                 while (used < alloc_end) {
4023                         free_page(used);
4024                         used += PAGE_SIZE;
4025                 }
4026         }
4027         return (void *)addr;
4028 }
4029
4030 /**
4031  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4032  * @size: the number of bytes to allocate
4033  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4034  *
4035  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4036  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4037  * allocate memory in power-of-two pages.
4038  *
4039  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4040  *
4041  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4042  */
4043 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4044 {
4045         unsigned int order = get_order(size);
4046         unsigned long addr;
4047
4048         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4049         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4050 }
4051 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4052
4053 /**
4054  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4055  *                         pages on a node.
4056  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4057  * @size: the number of bytes to allocate
4058  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4059  *
4060  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4061  * back.
4062  */
4063 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4064 {
4065         unsigned int order = get_order(size);
4066         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4067         if (!p)
4068                 return NULL;
4069         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4070 }
4071
4072 /**
4073  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4074  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4075  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4076  *
4077  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4078  */
4079 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4080 {
4081         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4082         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4083
4084         while (addr < end) {
4085                 free_page(addr);
4086                 addr += PAGE_SIZE;
4087         }
4088 }
4089 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4090
4091 /**
4092  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4093  * @offset: The zone index of the highest zone
4094  *
4095  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4096  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4097  * zone, the number of pages is calculated as:
4098  *     managed_pages - high_pages
4099  */
4100 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4101 {
4102         struct zoneref *z;
4103         struct zone *zone;
4104
4105         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4106         unsigned long sum = 0;
4107
4108         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4109
4110         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4111                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4112                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4113                 if (size > high)
4114                         sum += size - high;
4115         }
4116
4117         return sum;
4118 }
4119
4120 /**
4121  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4122  *
4123  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4124  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4125  */
4126 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4127 {
4128         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4129 }
4130 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4131
4132 /**
4133  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4134  *
4135  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4136  * high watermark within all zones.
4137  */
4138 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4139 {
4140         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4141 }
4142
4143 static inline void show_node(struct zone *zone)
4144 {
4145         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4146                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4147 }
4148
4149 long si_mem_available(void)
4150 {
4151         long available;
4152         unsigned long pagecache;
4153         unsigned long wmark_low = 0;
4154         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4155         struct zone *zone;
4156         int lru;
4157
4158         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4159                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4160
4161         for_each_zone(zone)
4162                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4163
4164         /*
4165          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4166          * without causing swapping.
4167          */
4168         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4169
4170         /*
4171          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4172          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4173          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4174          */
4175         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4176         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4177         available += pagecache;
4178
4179         /*
4180          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4181          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4182          */
4183         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4184                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4185
4186         if (available < 0)
4187                 available = 0;
4188         return available;
4189 }
4190 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4191
4192 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4193 {
4194         val->totalram = totalram_pages;
4195         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4196         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4197         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4198         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4199         val->freehigh = nr_free_highpages();
4200         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4201 }
4202
4203 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4204
4205 #ifdef CONFIG_NUMA
4206 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4207 {
4208         int zone_type;          /* needs to be signed */
4209         unsigned long managed_pages = 0;
4210         unsigned long managed_highpages = 0;
4211         unsigned long free_highpages = 0;
4212         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4213
4214         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4215                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4216         val->totalram = managed_pages;
4217         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4218         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4219 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4220         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4221                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4222
4223                 if (is_highmem(zone)) {
4224                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4225                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4226                 }
4227         }
4228         val->totalhigh = managed_highpages;
4229         val->freehigh = free_highpages;
4230 #else
4231         val->totalhigh = managed_highpages;
4232         val->freehigh = free_highpages;
4233 #endif
4234         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4235 }
4236 #endif
4237
4238 /*
4239  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4240  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4241  */
4242 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4243 {
4244         bool ret = false;
4245         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4246
4247         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4248                 goto out;
4249
4250         do {
4251                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4252                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4253         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4254 out:
4255         return ret;
4256 }
4257
4258 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4259
4260 static void show_migration_types(unsigned char type)
4261 {
4262         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4263                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4264                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4265                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4266                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4267 #ifdef CONFIG_CMA
4268                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4269 #endif
4270 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4271                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4272 #endif
4273         };
4274         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4275         char *p = tmp;
4276         int i;
4277
4278         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4279                 if (type & (1 << i))
4280                         *p++ = types[i];
4281         }
4282
4283         *p = '\0';
4284         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4285 }
4286
4287 /*
4288  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4289  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4290  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4291  *
4292  * Bits in @filter:
4293  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4294  *   cpuset.
4295  */
4296 void show_free_areas(unsigned int filter)
4297 {
4298         unsigned long free_pcp = 0;
4299         int cpu;
4300         struct zone *zone;
4301         pg_data_t *pgdat;
4302
4303         for_each_populated_zone(zone) {
4304                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4305                         continue;
4306
4307                 for_each_online_cpu(cpu)
4308                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4309         }
4310
4311         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4312                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4313                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4314                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4315                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4316                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4317                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4318                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4319                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4320                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4321                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4322                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4323                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4324                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4325                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4326                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4327                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4328                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4329                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4330                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4331                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4332                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4333                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4334                 free_pcp,
4335                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4336
4337         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4338                 printk("Node %d"
4339                         " active_anon:%lukB"
4340                         " inactive_anon:%lukB"
4341                         " active_file:%lukB"
4342                         " inactive_file:%lukB"
4343                         " unevictable:%lukB"
4344                         " isolated(anon):%lukB"
4345                         " isolated(file):%lukB"
4346                         " mapped:%lukB"
4347                         " dirty:%lukB"
4348                         " writeback:%lukB"
4349                         " shmem:%lukB"
4350 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4351                         " shmem_thp: %lukB"
4352                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4353                         " anon_thp: %lukB"
4354 #endif
4355                         " writeback_tmp:%lukB"
4356                         " unstable:%lukB"
4357                         " pages_scanned:%lu"
4358                         " all_unreclaimable? %s"
4359                         "\n",
4360                         pgdat->node_id,
4361                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4362                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4363                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4364                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4365                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4366                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4367                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4368                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4369                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4370                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4371                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4372 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4373                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4374                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4375                                         * HPAGE_PMD_NR),
4376                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4377 #endif
4378                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4379                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4380                         node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED),
4381                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4382                                 "yes" : "no");
4383         }
4384
4385         for_each_populated_zone(zone) {
4386                 int i;
4387
4388                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4389                         continue;
4390
4391                 free_pcp = 0;
4392                 for_each_online_cpu(cpu)
4393                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4394
4395                 show_node(zone);
4396                 printk(KERN_CONT
4397                         "%s"
4398                         " free:%lukB"
4399                         " min:%lukB"
4400                         " low:%lukB"
4401                         " high:%lukB"
4402                         " active_anon:%lukB"
4403                         " inactive_anon:%lukB"
4404                         " active_file:%lukB"
4405                         " inactive_file:%lukB"
4406                         " unevictable:%lukB"
4407                         " writepending:%lukB"
4408                         " present:%lukB"
4409                         " managed:%lukB"
4410                         " mlocked:%lukB"
4411                         " slab_reclaimable:%lukB"
4412                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4413                         " kernel_stack:%lukB"
4414                         " pagetables:%lukB"
4415                         " bounce:%lukB"
4416                         " free_pcp:%lukB"
4417                         " local_pcp:%ukB"
4418                         " free_cma:%lukB"
4419                         "\n",
4420                         zone->name,
4421                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4422                         K(min_wmark_pages(zone)),
4423                         K(low_wmark_pages(zone)),
4424                         K(high_wmark_pages(zone)),
4425                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4426                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4427                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4428                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4429                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4430                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4431                         K(zone->present_pages),
4432                         K(zone->managed_pages),
4433                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4434                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4435                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4436                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4437                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4438                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4439                         K(free_pcp),
4440                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4441                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4442                 printk("lowmem_reserve[]:");
4443                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4444                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4445                 printk(KERN_CONT "\n");
4446         }
4447
4448         for_each_populated_zone(zone) {
4449                 unsigned int order;
4450                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4451                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4452
4453                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4454                         continue;
4455                 show_node(zone);
4456                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4457
4458                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4459                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4460                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4461                         int type;
4462
4463                         nr[order] = area->nr_free;
4464                         total += nr[order] << order;
4465
4466                         types[order] = 0;
4467                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4468                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4469                                         types[order] |= 1 << type;
4470                         }
4471                 }
4472                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4473                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4474                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4475                                nr[order], K(1UL) << order);
4476                         if (nr[order])
4477                                 show_migration_types(types[order]);
4478                 }
4479                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4480         }
4481
4482         hugetlb_show_meminfo();
4483
4484         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4485
4486         show_swap_cache_info();
4487 }
4488
4489 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4490 {
4491         zoneref->zone = zone;
4492         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4493 }
4494
4495 /*
4496  * Builds allocation fallback zone lists.
4497  *
4498  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4499  */
4500 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4501                                 int nr_zones)
4502 {
4503         struct zone *zone;
4504         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4505
4506         do {
4507                 zone_type--;
4508                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4509                 if (managed_zone(zone)) {
4510                         zoneref_set_zone(zone,
4511                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4512                         check_highest_zone(zone_type);
4513                 }
4514         } while (zone_type);
4515
4516         return nr_zones;
4517 }
4518
4519
4520 /*
4521  *  zonelist_order:
4522  *  0 = automatic detection of better ordering.
4523  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4524  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4525  *
4526  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4527  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4528  */
4529 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4530 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4531 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4532
4533 /* zonelist order in the kernel.
4534  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4535  */
4536 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4537 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4538
4539
4540 #ifdef CONFIG_NUMA
4541 /* The value user specified ....changed by config */
4542 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4543 /* string for sysctl */
4544 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4545 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4546
4547 /*
4548  * interface for configure zonelist ordering.
4549  * command line option "numa_zonelist_order"
4550  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4551  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4552  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4553  */
4554
4555 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4556 {
4557         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4558                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4559         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4560                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4561         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4562                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4563         } else {
4564                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4565                 return -EINVAL;
4566         }
4567         return 0;
4568 }
4569
4570 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4571 {
4572         int ret;
4573
4574         if (!s)
4575                 return 0;
4576
4577         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4578         if (ret == 0)
4579                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4580
4581         return ret;
4582 }
4583 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4584
4585 /*
4586  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4587  */
4588 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4589                 void __user *buffer, size_t *length,
4590                 loff_t *ppos)
4591 {
4592         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4593         int ret;
4594         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4595
4596         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4597         if (write) {
4598                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4599                         ret = -EINVAL;
4600                         goto out;
4601                 }
4602                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4603         }
4604         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4605         if (ret)
4606                 goto out;
4607         if (write) {
4608                 int oldval = user_zonelist_order;
4609
4610                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4611                 if (ret) {
4612                         /*
4613                          * bogus value.  restore saved string
4614                          */
4615                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4616                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4617                         user_zonelist_order = oldval;
4618                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4619                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4620                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4621                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4622                 }
4623         }
4624 out:
4625         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4626         return ret;
4627 }
4628
4629
4630 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4631 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4632
4633 /**
4634  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4635  * @node: node whose fallback list we're appending
4636  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4637  *
4638  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4639  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4640  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4641  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4642  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4643  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4644  * on them otherwise.
4645  * It returns -1 if no node is found.
4646  */
4647 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4648 {
4649         int n, val;
4650         int min_val = INT_MAX;
4651         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4652         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4653
4654         /* Use the local node if we haven't already */
4655         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4656                 node_set(node, *used_node_mask);
4657                 return node;
4658         }
4659
4660         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4661
4662                 /* Don't want a node to appear more than once */
4663                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4664                         continue;
4665
4666                 /* Use the distance array to find the distance */
4667                 val = node_distance(node, n);
4668
4669                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4670                 val += (n < node);
4671
4672                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4673                 tmp = cpumask_of_node(n);
4674                 if (!cpumask_empty(tmp))
4675                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4676
4677                 /* Slight preference for less loaded node */
4678                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4679                 val += node_load[n];
4680
4681                 if (val < min_val) {
4682                         min_val = val;
4683                         best_node = n;
4684                 }
4685         }
4686
4687         if (best_node >= 0)
4688                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4689
4690         return best_node;
4691 }
4692
4693
4694 /*
4695  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4696  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4697  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4698  */
4699 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4700 {
4701         int j;
4702         struct zonelist *zonelist;
4703
4704         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4705         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4706                 ;
4707         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4708         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4709         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4710 }
4711
4712 /*
4713  * Build gfp_thisnode zonelists
4714  */
4715 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4716 {
4717         int j;
4718         struct zonelist *zonelist;
4719
4720         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4721         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4722         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4723         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4724 }
4725
4726 /*
4727  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4728  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4729  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4730  * may still exist in local DMA zone.
4731  */
4732 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4733
4734 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4735 {
4736         int pos, j, node;
4737         int zone_type;          /* needs to be signed */
4738         struct zone *z;
4739         struct zonelist *zonelist;
4740
4741         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4742         pos = 0;
4743         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4744                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4745                         node = node_order[j];
4746                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4747                         if (managed_zone(z)) {
4748                                 zoneref_set_zone(z,
4749                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4750                                 check_highest_zone(zone_type);
4751                         }
4752                 }
4753         }
4754         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4755         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4756 }
4757
4758 #if defined(CONFIG_64BIT)
4759 /*
4760  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4761  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4762  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4763  */
4764 static int default_zonelist_order(void)
4765 {
4766         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4767 }
4768 #else
4769 /*
4770  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4771  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4772  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4773  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4774  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4775  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4776  */
4777 static int default_zonelist_order(void)
4778 {
4779         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4780 }
4781 #endif /* CONFIG_64BIT */
4782
4783 static void set_zonelist_order(void)
4784 {
4785         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4786                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4787         else
4788                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4789 }
4790
4791 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4792 {
4793         int i, node, load;
4794         nodemask_t used_mask;
4795         int local_node, prev_node;
4796         struct zonelist *zonelist;
4797         unsigned int order = current_zonelist_order;
4798
4799         /* initialize zonelists */
4800         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4801                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4802                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4803                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4804         }
4805
4806         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4807         local_node = pgdat->node_id;
4808         load = nr_online_nodes;
4809         prev_node = local_node;
4810         nodes_clear(used_mask);
4811
4812         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4813         i = 0;
4814
4815         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4816                 /*
4817                  * We don't want to pressure a particular node.
4818                  * So adding penalty to the first node in same
4819                  * distance group to make it round-robin.
4820                  */
4821                 if (node_distance(local_node, node) !=
4822                     node_distance(local_node, prev_node))
4823                         node_load[node] = load;
4824
4825                 prev_node = node;
4826                 load--;
4827                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4828                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4829                 else
4830                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4831         }
4832
4833         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4834                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4835                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4836         }
4837
4838         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4839 }
4840
4841 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4842 /*
4843  * Return node id of node used for "local" allocations.
4844  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4845  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4846  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4847  */
4848 int local_memory_node(int node)
4849 {
4850         struct zoneref *z;
4851
4852         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4853                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4854                                    NULL);
4855         return z->zone->node;
4856 }
4857 #endif
4858
4859 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4860 static void setup_min_slab_ratio(void);
4861 #else   /* CONFIG_NUMA */
4862
4863 static void set_zonelist_order(void)
4864 {
4865         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4866 }
4867
4868 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4869 {
4870         int node, local_node;
4871         enum zone_type j;
4872         struct zonelist *zonelist;
4873
4874         local_node = pgdat->node_id;
4875
4876         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4877         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4878
4879         /*
4880          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4881          * of all the other nodes.
4882          * We don't want to pressure a particular node, so when
4883          * building the zones for node N, we make sure that the
4884          * zones coming right after the local ones are those from
4885          * node N+1 (modulo N)
4886          */
4887         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4888                 if (!node_online(node))
4889                         continue;
4890                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4891         }
4892         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4893                 if (!node_online(node))
4894                         continue;
4895                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4896         }
4897
4898         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4899         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4900 }
4901
4902 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4903
4904 /*
4905  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4906  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4907  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4908  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4909  * with interrupts disabled.
4910  *
4911  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4912  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4913  * hotplugged processors.
4914  *
4915  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4916  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4917  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4918  */
4919 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4920 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4921 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4922
4923 /*
4924  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4925  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4926  */
4927 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4928
4929 /* return values int ....just for stop_machine() */
4930 static int __build_all_zonelists(void *data)
4931 {
4932         int nid;
4933         int cpu;
4934         pg_data_t *self = data;
4935
4936 #ifdef CONFIG_NUMA
4937         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4938 #endif
4939
4940         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4941                 build_zonelists(self);
4942         }
4943
4944         for_each_online_node(nid) {
4945                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4946
4947                 build_zonelists(pgdat);
4948         }
4949
4950         /*
4951          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4952          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4953          * each zone will be allocated later when the per cpu
4954          * allocator is available.
4955          *
4956          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4957          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4958          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4959          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4960          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4961          * (a chicken-egg dilemma).
4962          */
4963         for_each_possible_cpu(cpu) {
4964                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4965
4966 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4967                 /*
4968                  * We now know the "local memory node" for each node--
4969                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4970                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4971                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4972                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4973                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4974                  */
4975                 if (cpu_online(cpu))
4976                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4977 #endif
4978         }
4979
4980         return 0;
4981 }
4982
4983 static noinline void __init
4984 build_all_zonelists_init(void)
4985 {
4986         __build_all_zonelists(NULL);
4987         mminit_verify_zonelist();
4988         cpuset_init_current_mems_allowed();
4989 }
4990
4991 /*
4992  * Called with zonelists_mutex held always
4993  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4994  *
4995  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4996  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4997  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4998  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4999  */
5000 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5001 {
5002         set_zonelist_order();
5003
5004         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5005                 build_all_zonelists_init();
5006         } else {
5007 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5008                 if (zone)
5009                         setup_zone_pageset(zone);
5010 #endif
5011                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5012                    of zonelist */
5013                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5014                 /* cpuset refresh routine should be here */
5015         }
5016         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5017         /*
5018          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5019          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5020          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5021          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5022          * disabled and enable it later
5023          */
5024         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5025                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5026         else
5027                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5028
5029         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5030                 nr_online_nodes,
5031                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5032                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5033                 vm_total_pages);
5034 #ifdef CONFIG_NUMA
5035         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5036 #endif
5037 }
5038
5039 /*
5040  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5041  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5042  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5043  */
5044 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5045                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5046 {
5047         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5048         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5049         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5050         unsigned long pfn;
5051         unsigned long nr_initialised = 0;
5052 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5053         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5054 #endif
5055
5056         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5057                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5058
5059         /*
5060          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5061          * memory
5062          */
5063         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5064                 start_pfn += altmap->reserve;
5065
5066         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5067                 /*
5068                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5069                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5070                  */
5071                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5072                         goto not_early;
5073
5074                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5075                         continue;
5076                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5077                         continue;
5078                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5079                         break;
5080
5081 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5082                 /*
5083                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5084                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5085                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5086                  */
5087                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5088                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5089                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5090                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5091                                                 break;
5092                                 r = tmp;
5093                         }
5094                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5095                             memblock_is_mirror(r)) {
5096                                 /* already initialized as NORMAL */
5097                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5098                                 continue;
5099                         }
5100                 }
5101 #endif
5102
5103 not_early:
5104                 /*
5105                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5106                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5107                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5108                  * the address space during boot when many long-lived
5109                  * kernel allocations are made.
5110                  *
5111                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5112                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5113                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5114                  * pfn out of zone.
5115                  */
5116                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5117                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5118
5119                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5120                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5121                 } else {
5122                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5123                 }
5124         }
5125 }
5126
5127 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5128 {
5129         unsigned int order, t;
5130         for_each_migratetype_order(order, t) {
5131                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5132                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5133         }
5134 }
5135
5136 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5137 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5138         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5139 #endif
5140
5141 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5142 {
5143 #ifdef CONFIG_MMU
5144         int batch;
5145
5146         /*
5147          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5148          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5149          *
5150          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5151          */
5152         batch = zone->managed_pages / 1024;
5153         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5154                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5155         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5156         if (batch < 1)
5157                 batch = 1;
5158
5159         /*
5160          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5161          * of 2 value was found to be more likely to have
5162          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5163          *
5164          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5165          * batches of pages, one task can end up with a lot
5166          * of pages of one half of the possible page colors
5167          * and the other with pages of the other colors.
5168          */
5169         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5170
5171         return batch;
5172
5173 #else
5174         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5175          * conditions.
5176          *
5177          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5178          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5179          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5180          *
5181          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5182          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5183          * can be a significant delay between the individual batches being
5184          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5185          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5186          */
5187         return 0;
5188 #endif
5189 }
5190
5191 /*
5192  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5193  * ->batch must never be higher then ->high.
5194  * The following function updates them in a safe manner without read side
5195  * locking.
5196  *
5197  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5198  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5199  *
5200  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5201  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5202  * exist).
5203  */
5204 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5205                 unsigned long batch)
5206 {
5207        /* start with a fail safe value for batch */
5208         pcp->batch = 1;
5209         smp_wmb();
5210
5211        /* Update high, then batch, in order */
5212         pcp->high = high;
5213         smp_wmb();
5214
5215         pcp->batch = batch;
5216 }
5217
5218 /* a companion to pageset_set_high() */
5219 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5220 {
5221         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5222 }
5223
5224 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5225 {
5226         struct per_cpu_pages *pcp;
5227         int migratetype;
5228
5229         memset(p, 0, sizeof(*p));
5230
5231         pcp = &p->pcp;
5232         pcp->count = 0;
5233         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5234                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5235 }
5236
5237 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5238 {
5239         pageset_init(p);
5240         pageset_set_batch(p, batch);
5241 }
5242
5243 /*
5244  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5245  * to the value high for the pageset p.
5246  */
5247 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5248                                 unsigned long high)
5249 {
5250         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5251         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5252                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5253
5254         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5255 }
5256
5257 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5258                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5259 {
5260         if (percpu_pagelist_fraction)
5261                 pageset_set_high(pcp,
5262                         (zone->managed_pages /
5263                                 percpu_pagelist_fraction));
5264         else
5265                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5266 }
5267
5268 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5269 {
5270         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5271
5272         pageset_init(pcp);
5273         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5274 }
5275
5276 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5277 {
5278         int cpu;
5279         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5280         for_each_possible_cpu(cpu)
5281                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5282 }
5283
5284 /*
5285  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5286  * Before this call only boot pagesets were available.
5287  */
5288 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5289 {
5290         struct pglist_data *pgdat;
5291         struct zone *zone;
5292
5293         for_each_populated_zone(zone)
5294                 setup_zone_pageset(zone);
5295
5296         for_each_online_pgdat(pgdat)
5297                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5298                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5299 }
5300
5301 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5302 {
5303         /*
5304          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5305          * relies on the ability of the linker to provide the
5306          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5307          */
5308         zone->pageset = &boot_pageset;
5309
5310         if (populated_zone(zone))
5311                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5312                         zone->name, zone->present_pages,
5313                                          zone_batchsize(zone));
5314 }
5315
5316 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5317                                         unsigned long zone_start_pfn,
5318                                         unsigned long size)
5319 {
5320         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5321
5322         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5323
5324         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5325
5326         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5327                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5328                         pgdat->node_id,
5329                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5330                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5331
5332         zone_init_free_lists(zone);
5333         zone->initialized = 1;
5334
5335         return 0;
5336 }
5337
5338 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5339 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5340
5341 /*
5342  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5343  */
5344 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5345                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5346 {
5347         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5348         int nid;
5349
5350         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5351                 return state->last_nid;
5352
5353         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5354         if (nid != -1) {
5355                 state->last_start = start_pfn;
5356                 state->last_end = end_pfn;
5357                 state->last_nid = nid;
5358         }
5359
5360         return nid;
5361 }
5362 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5363
5364 /**
5365  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5366  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5367  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5368  *
5369  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5370  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5371  * memblock_free_early_nid() manually.
5372  */
5373 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5374 {
5375         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5376         int i, this_nid;
5377
5378         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5379                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5380                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5381
5382                 if (start_pfn < end_pfn)
5383                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5384                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5385                                         this_nid);
5386         }
5387 }
5388
5389 /**
5390  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5391  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5392  *
5393  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5394  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5395  */
5396 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5397 {
5398         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5399         int i, this_nid;
5400
5401         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5402                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5403 }
5404
5405 /**
5406  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5407  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5408  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5409  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5410  *
5411  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5412  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5413  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5414  * PFNs will be 0.
5415  */
5416 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5417                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5418 {
5419         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5420         int i;
5421
5422         *start_pfn = -1UL;
5423         *end_pfn = 0;
5424
5425         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5426                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5427                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5428         }
5429
5430         if (*start_pfn == -1UL)
5431                 *start_pfn = 0;
5432 }
5433
5434 /*
5435  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5436  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5437  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5438  */
5439 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5440 {
5441         int zone_index;
5442         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5443                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5444                         continue;
5445
5446                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5447                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5448                         break;
5449         }
5450
5451         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5452         movable_zone = zone_index;
5453 }
5454
5455 /*
5456  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5457  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5458  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5459  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5460  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5461  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5462  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5463  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5464  */
5465 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5466                                         unsigned long zone_type,
5467                                         unsigned long node_start_pfn,
5468                                         unsigned long node_end_pfn,
5469                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5470                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5471 {
5472         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5473         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5474                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5475                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5476                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5477                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5478                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5479
5480                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5481                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5482                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5483                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5484                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5485
5486                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5487                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5488                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5489         }
5490 }
5491
5492 /*
5493  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5494  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5495  */
5496 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5497                                         unsigned long zone_type,
5498                                         unsigned long node_start_pfn,
5499                                         unsigned long node_end_pfn,
5500                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5501                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5502                                         unsigned long *ignored)
5503 {
5504         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5505         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5506                 return 0;
5507
5508         /* Get the start and end of the zone */
5509         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5510         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5511         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5512                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5513                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5514
5515         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5516         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5517                 return 0;
5518
5519         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5520         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5521         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5522
5523         /* Return the spanned pages */
5524         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5525 }
5526
5527 /*
5528  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5529  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5530  */
5531 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5532                                 unsigned long range_start_pfn,
5533                                 unsigned long range_end_pfn)
5534 {
5535         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5536         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5537         int i;
5538
5539         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5540                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5541                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5542                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5543         }
5544         return nr_absent;
5545 }
5546
5547 /**
5548  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5549  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5550  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5551  *
5552  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5553  */
5554 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5555                                                         unsigned long end_pfn)
5556 {
5557         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5558 }
5559
5560 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5561 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5562                                         unsigned long zone_type,
5563                                         unsigned long node_start_pfn,
5564                                         unsigned long node_end_pfn,
5565                                         unsigned long *ignored)
5566 {
5567         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5568         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5569         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5570         unsigned long nr_absent;
5571
5572         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5573         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5574                 return 0;
5575
5576         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5577         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5578
5579         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5580                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5581                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5582         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5583
5584         /*
5585          * ZONE_MOVABLE handling.
5586          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5587          * and vice versa.
5588          */
5589         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5590                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5591                 struct memblock_region *r;
5592
5593                 for_each_memblock(memory, r) {
5594                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5595                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5596                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5597                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5598
5599                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5600                             memblock_is_mirror(r))
5601                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5602
5603                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5604                             !memblock_is_mirror(r))
5605                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5606                 }
5607         }
5608
5609         return nr_absent;
5610 }
5611
5612 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5613 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5614                                         unsigned long zone_type,
5615                                         unsigned long node_start_pfn,
5616                                         unsigned long node_end_pfn,
5617                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5618                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5619                                         unsigned long *zones_size)
5620 {
5621         unsigned int zone;
5622
5623         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5624         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5625                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5626
5627         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5628
5629         return zones_size[zone_type];
5630 }
5631
5632 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5633                                                 unsigned long zone_type,
5634                                                 unsigned long node_start_pfn,
5635                                                 unsigned long node_end_pfn,
5636                                                 unsigned long *zholes_size)
5637 {
5638         if (!zholes_size)
5639                 return 0;
5640
5641         return zholes_size[zone_type];
5642 }
5643
5644 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5645
5646 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5647                                                 unsigned long node_start_pfn,
5648                                                 unsigned long node_end_pfn,
5649                                                 unsigned long *zones_size,
5650                                                 unsigned long *zholes_size)
5651 {
5652         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5653         enum zone_type i;
5654
5655         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5656                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5657                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5658                 unsigned long size, real_size;
5659
5660                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5661                                                   node_start_pfn,
5662                                                   node_end_pfn,
5663                                                   &zone_start_pfn,
5664                                                   &zone_end_pfn,
5665                                                   zones_size);
5666                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5667                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5668                                                   zholes_size);
5669                 if (size)
5670                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5671                 else
5672                         zone->zone_start_pfn = 0;
5673                 zone->spanned_pages = size;
5674                 zone->present_pages = real_size;
5675
5676                 totalpages += size;
5677                 realtotalpages += real_size;
5678         }
5679
5680         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5681         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5682         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5683                                                         realtotalpages);
5684 }
5685
5686 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5687 /*
5688  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5689  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5690  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5691  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5692  * bytes.
5693  */
5694 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5695 {
5696         unsigned long usemapsize;
5697
5698         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5699         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5700         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5701         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5702         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5703
5704         return usemapsize / 8;
5705 }
5706
5707 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5708                                 struct zone *zone,
5709                                 unsigned long zone_start_pfn,
5710                                 unsigned long zonesize)
5711 {
5712         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5713         zone->pageblock_flags = NULL;
5714         if (usemapsize)
5715                 zone->pageblock_flags =
5716                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5717                                                          pgdat->node_id);
5718 }
5719 #else
5720 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5721                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5722 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5723
5724 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5725
5726 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5727 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5728 {
5729         unsigned int order;
5730
5731         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5732         if (pageblock_order)
5733                 return;
5734
5735         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5736                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5737         else
5738                 order = MAX_ORDER - 1;
5739
5740         /*
5741          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5742          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5743          * powerpc.
5744          */
5745         pageblock_order = order;
5746 }
5747 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5748
5749 /*
5750  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5751  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5752  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5753  * the kernel config
5754  */
5755 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5756 {
5757 }
5758
5759 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5760
5761 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5762                                                    unsigned long present_pages)
5763 {
5764         unsigned long pages = spanned_pages;
5765
5766         /*
5767          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5768          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5769          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5770          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5771          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5772          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5773          */
5774         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5775             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5776                 pages = present_pages;
5777
5778         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5779 }
5780
5781 /*
5782  * Set up the zone data structures:
5783  *   - mark all pages reserved
5784  *   - mark all memory queues empty
5785  *   - clear the memory bitmaps
5786  *
5787  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5788  */
5789 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5790 {
5791         enum zone_type j;
5792         int nid = pgdat->node_id;
5793         int ret;
5794
5795         pgdat_resize_init(pgdat);
5796 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5797         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5798         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5799         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5800 #endif
5801 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5802         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5803         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5804         pgdat->split_queue_len = 0;
5805 #endif
5806         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5807         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5808 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5809         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5810 #endif
5811         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5812         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5813         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5814
5815         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5816                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5817                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5818                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5819
5820                 size = zone->spanned_pages;
5821                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5822
5823                 /*
5824                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5825                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5826                  * and per-cpu initialisations
5827                  */
5828                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5829                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5830                         if (freesize >= memmap_pages) {
5831                                 freesize -= memmap_pages;
5832                                 if (memmap_pages)
5833                                         printk(KERN_DEBUG
5834                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5835                                                zone_names[j], memmap_pages);
5836                         } else
5837                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5838                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5839                 }
5840
5841                 /* Account for reserved pages */
5842                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5843                         freesize -= dma_reserve;
5844                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5845                                         zone_names[0], dma_reserve);
5846                 }
5847
5848                 if (!is_highmem_idx(j))
5849                         nr_kernel_pages += freesize;
5850                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5851                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5852                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5853                 nr_all_pages += freesize;
5854
5855                 /*
5856                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5857                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5858                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5859                  */
5860                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5861 #ifdef CONFIG_NUMA
5862                 zone->node = nid;
5863 #endif
5864                 zone->name = zone_names[j];
5865                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5866                 spin_lock_init(&zone->lock);
5867                 zone_seqlock_init(zone);
5868                 zone_pcp_init(zone);
5869
5870                 if (!size)
5871                         continue;
5872
5873                 set_pageblock_order();
5874                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5875                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5876                 BUG_ON(ret);
5877                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5878         }
5879 }
5880
5881 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5882 {
5883         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5884         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5885
5886         /* Skip empty nodes */
5887         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5888                 return;
5889
5890 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5891         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5892         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5893         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5894         if (!pgdat->node_mem_map) {
5895                 unsigned long size, end;
5896                 struct page *map;
5897
5898                 /*
5899                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5900                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5901                  * for the buddy allocator to function correctly.
5902                  */
5903                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5904                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5905                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5906                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5907                 if (!map)
5908                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5909                                                                pgdat->node_id);
5910                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5911         }
5912 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5913         /*
5914          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5915          */
5916         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5917                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5918 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5919                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5920                         mem_map -= offset;
5921 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5922         }
5923 #endif
5924 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5925 }
5926
5927 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5928                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5929 {
5930         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5931         unsigned long start_pfn = 0;
5932         unsigned long end_pfn = 0;
5933
5934         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5935         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
5936
5937         pgdat->node_id = nid;
5938         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5939         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
5940 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5941         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5942         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5943                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5944                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5945 #else
5946         start_pfn = node_start_pfn;
5947 #endif
5948         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5949                                   zones_size, zholes_size);
5950
5951         alloc_node_mem_map(pgdat);
5952 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5953         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5954                 nid, (unsigned long)pgdat,
5955                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5956 #endif
5957
5958         reset_deferred_meminit(pgdat);
5959         free_area_init_core(pgdat);
5960 }
5961
5962 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5963
5964 #if MAX_NUMNODES > 1
5965 /*
5966  * Figure out the number of possible node ids.
5967  */
5968 void __init setup_nr_node_ids(void)
5969 {
5970         unsigned int highest;
5971
5972         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5973         nr_node_ids = highest + 1;
5974 }
5975 #endif
5976
5977 /**
5978  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5979  *
5980  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5981  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5982  * all the nodes.
5983  *
5984  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5985  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5986  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5987  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5988  *
5989  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5990  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5991  * populated node map.
5992  *
5993  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5994  * requirement (single node).
5995  */
5996 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5997 {
5998         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5999         unsigned long start, end, mask;
6000         int last_nid = -1;
6001         int i, nid;
6002
6003         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6004                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6005                         last_nid = nid;
6006                         last_end = end;
6007                         continue;
6008                 }
6009
6010                 /*
6011                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6012                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6013                  * too coarse to separate the current node from the last.
6014                  */
6015                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6016                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6017                         mask <<= 1;
6018
6019                 /* accumulate all internode masks */
6020                 accl_mask |= mask;
6021         }
6022
6023         /* convert mask to number of pages */
6024         return ~accl_mask + 1;
6025 }
6026
6027 /* Find the lowest pfn for a node */
6028 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6029 {
6030         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6031         unsigned long start_pfn;
6032         int i;
6033
6034         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6035                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6036
6037         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6038                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6039                 return 0;
6040         }
6041
6042         return min_pfn;
6043 }
6044
6045 /**
6046  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6047  *
6048  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6049  * memblock_set_node().
6050  */
6051 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6052 {
6053         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6054 }
6055
6056 /*
6057  * early_calculate_totalpages()
6058  * Sum pages in active regions for movable zone.
6059  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6060  */
6061 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6062 {
6063         unsigned long totalpages = 0;
6064         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6065         int i, nid;
6066
6067         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6068                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6069
6070                 totalpages += pages;
6071                 if (pages)
6072                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6073         }
6074         return totalpages;
6075 }
6076
6077 /*
6078  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6079  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6080  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6081  * others
6082  */
6083 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6084 {
6085         int i, nid;
6086         unsigned long usable_startpfn;
6087         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6088         /* save the state before borrow the nodemask */
6089         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6090         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6091         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6092         struct memblock_region *r;
6093
6094         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6095         find_usable_zone_for_movable();
6096
6097         /*
6098          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6099          * options.
6100          */
6101         if (movable_node_is_enabled()) {
6102                 for_each_memblock(memory, r) {
6103                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6104                                 continue;
6105
6106                         nid = r->nid;
6107
6108                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6109                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6110                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6111                                 usable_startpfn;
6112                 }
6113
6114                 goto out2;
6115         }
6116
6117         /*
6118          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6119          */
6120         if (mirrored_kernelcore) {
6121                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6122
6123                 for_each_memblock(memory, r) {
6124                         if (memblock_is_mirror(r))
6125                                 continue;
6126
6127                         nid = r->nid;
6128
6129                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6130
6131                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6132                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6133                                 continue;
6134                         }
6135
6136                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6137                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6138                                 usable_startpfn;
6139                 }
6140
6141                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6142                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6143
6144                 goto out2;
6145         }
6146
6147         /*
6148          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6149          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6150          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6151          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6152          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6153          * what movablecore would have allowed.
6154          */
6155         if (required_movablecore) {
6156                 unsigned long corepages;
6157
6158                 /*
6159                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6160                  * was requested by the user
6161                  */
6162                 required_movablecore =
6163                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6164                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6165                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6166
6167                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6168         }
6169
6170         /*
6171          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6172          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6173          */
6174         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6175                 goto out;
6176
6177         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6178         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6179
6180 restart:
6181         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6182         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6183         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6184                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6185
6186                 /*
6187                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6188                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6189                  * amount of memory for the kernel
6190                  */
6191                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6192                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6193
6194                 /*
6195                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6196                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6197                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6198                  */
6199                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6200
6201                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6202                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6203                         unsigned long size_pages;
6204
6205                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6206                         if (start_pfn >= end_pfn)
6207                                 continue;
6208
6209                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6210                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6211                                 unsigned long kernel_pages;
6212                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6213                                                                 - start_pfn;
6214
6215                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6216                                                         kernelcore_remaining);
6217                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6218                                                         required_kernelcore);
6219
6220                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6221                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6222
6223                                         /*
6224                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6225                                          * that if we have to rebalance
6226                                          * kernelcore across nodes, we will
6227                                          * not double account here
6228                                          */
6229                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6230                                         continue;
6231                                 }
6232                                 start_pfn = usable_startpfn;
6233                         }
6234
6235                         /*
6236                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6237                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6238                          * number of pages used as kernelcore
6239                          */
6240                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6241                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6242                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6243                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6244
6245                         /*
6246                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6247                          * break if the kernelcore for this node has been
6248                          * satisfied
6249                          */
6250                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6251                                                                 size_pages);
6252                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6253                         if (!kernelcore_remaining)
6254                                 break;
6255                 }
6256         }
6257
6258         /*
6259          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6260          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6261          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6262          * satisfied
6263          */
6264         usable_nodes--;
6265         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6266                 goto restart;
6267
6268 out2:
6269         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6270         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6271                 zone_movable_pfn[nid] =
6272                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6273
6274 out:
6275         /* restore the node_state */
6276         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6277 }
6278
6279 /* Any regular or high memory on that node ? */
6280 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6281 {
6282         enum zone_type zone_type;
6283
6284         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6285                 return;
6286
6287         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6288                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6289                 if (populated_zone(zone)) {
6290                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6291                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6292                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6293                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6294                         break;
6295                 }
6296         }
6297 }
6298
6299 /**
6300  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6301  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6302  *
6303  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6304  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6305  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6306  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6307  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6308  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6309  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6310  * at arch_max_dma_pfn.
6311  */
6312 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6313 {
6314         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6315         int i, nid;
6316
6317         /* Record where the zone boundaries are */
6318         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6319                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6320         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6321                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6322
6323         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6324
6325         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6326                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6327                         continue;
6328
6329                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6330                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6331                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6332
6333                 start_pfn = end_pfn;
6334         }
6335         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6336         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6337
6338         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6339         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6340         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6341
6342         /* Print out the zone ranges */
6343         pr_info("Zone ranges:\n");
6344         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6345                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6346                         continue;
6347                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6348                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6349                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6350                         pr_cont("empty\n");
6351                 else
6352                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6353                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6354                                         << PAGE_SHIFT,
6355                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6356                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6357         }
6358
6359         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6360         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6361         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6362                 if (zone_movable_pfn[i])
6363                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6364                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6365         }
6366
6367         /* Print out the early node map */
6368         pr_info("Early memory node ranges\n");
6369         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6370                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6371                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6372                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6373
6374         /* Initialise every node */
6375         mminit_verify_pageflags_layout();
6376         setup_nr_node_ids();
6377         for_each_online_node(nid) {
6378                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6379                 free_area_init_node(nid, NULL,
6380                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6381
6382                 /* Any memory on that node */
6383                 if (pgdat->node_present_pages)
6384                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6385                 check_for_memory(pgdat, nid);
6386         }
6387 }
6388
6389 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6390 {
6391         unsigned long long coremem;
6392         if (!p)
6393                 return -EINVAL;
6394
6395         coremem = memparse(p, &p);
6396         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6397
6398         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6399         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6400
6401         return 0;
6402 }
6403
6404 /*
6405  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6406  * cannot be reclaimed or migrated.
6407  */
6408 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6409 {
6410         /* parse kernelcore=mirror */
6411         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6412                 mirrored_kernelcore = true;
6413                 return 0;
6414         }
6415
6416         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6417 }
6418
6419 /*
6420  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6421  * can be reclaimed or migrated.
6422  */
6423 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6424 {
6425         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6426 }
6427
6428 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6429 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6430
6431 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6432
6433 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6434 {
6435         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6436         page_zone(page)->managed_pages += count;
6437         totalram_pages += count;
6438 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6439         if (PageHighMem(page))
6440                 totalhigh_pages += count;
6441 #endif
6442         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6443 }
6444 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6445
6446 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6447 {
6448         void *pos;
6449         unsigned long pages = 0;
6450
6451         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6452         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6453         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6454                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6455                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6456                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6457         }
6458
6459         if (pages && s)
6460                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6461                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6462
6463         return pages;
6464 }
6465 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6466
6467 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6468 void free_highmem_page(struct page *page)
6469 {
6470         __free_reserved_page(page);
6471         totalram_pages++;
6472         page_zone(page)->managed_pages++;
6473         totalhigh_pages++;
6474 }
6475 #endif
6476
6477
6478 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6479 {
6480         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6481         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6482
6483         physpages = get_num_physpages();
6484         codesize = _etext - _stext;
6485         datasize = _edata - _sdata;
6486         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6487         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6488         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6489         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6490
6491         /*
6492          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6493          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6494          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6495          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6496          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6497          */
6498 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6499         do { \
6500                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6501                         size -= adj; \
6502         } while (0)
6503
6504         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6505                      _sinittext, init_code_size);
6506         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6507         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6508         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6509         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6510
6511 #undef  adj_init_size
6512
6513         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6514 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6515                 ", %luK highmem"
6516 #endif
6517                 "%s%s)\n",
6518                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6519                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6520                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6521                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6522                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6523                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6524 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6525                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6526 #endif
6527                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6528 }
6529
6530 /**
6531  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6532  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6533  *
6534  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6535  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6536  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6537  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6538  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6539  * smaller per-cpu batchsize.
6540  */
6541 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6542 {
6543         dma_reserve = new_dma_reserve;
6544 }
6545
6546 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6547 {
6548         free_area_init_node(0, zones_size,
6549                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6550 }
6551
6552 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6553                                  unsigned long action, void *hcpu)
6554 {
6555         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6556
6557         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6558                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6559                 drain_pages(cpu);
6560
6561                 /*
6562                  * Spill the event counters of the dead processor
6563                  * into the current processors event counters.
6564                  * This artificially elevates the count of the current
6565                  * processor.
6566                  */
6567                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6568
6569                 /*
6570                  * Zero the differential counters of the dead processor
6571                  * so that the vm statistics are consistent.
6572                  *
6573                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6574                  * race with what we are doing.
6575                  */
6576                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6577         }
6578         return NOTIFY_OK;
6579 }
6580
6581 void __init page_alloc_init(void)
6582 {
6583         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6584 }
6585
6586 /*
6587  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6588  *      or min_free_kbytes changes.
6589  */
6590 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6591 {
6592         struct pglist_data *pgdat;
6593         unsigned long reserve_pages = 0;
6594         enum zone_type i, j;
6595
6596         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6597
6598                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6599
6600                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6601                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6602                         long max = 0;
6603
6604                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6605                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6606                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6607                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6608                         }
6609
6610                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6611                         max += high_wmark_pages(zone);
6612
6613                         if (max > zone->managed_pages)
6614                                 max = zone->managed_pages;
6615
6616                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6617
6618                         reserve_pages += max;
6619                 }
6620         }
6621         totalreserve_pages = reserve_pages;
6622 }
6623
6624 /*
6625  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6626  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6627  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6628  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6629  */
6630 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6631 {
6632         struct pglist_data *pgdat;
6633         enum zone_type j, idx;
6634
6635         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6636                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6637                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6638                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6639
6640                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6641
6642                         idx = j;
6643                         while (idx) {
6644                                 struct zone *lower_zone;
6645
6646                                 idx--;
6647
6648                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6649                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6650
6651                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6652                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6653                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6654                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6655                         }
6656                 }
6657         }
6658
6659         /* update totalreserve_pages */
6660         calculate_totalreserve_pages();
6661 }
6662
6663 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6664 {
6665         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6666         unsigned long lowmem_pages = 0;
6667         struct zone *zone;
6668         unsigned long flags;
6669
6670         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6671         for_each_zone(zone) {
6672                 if (!is_highmem(zone))
6673                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6674         }
6675
6676         for_each_zone(zone) {
6677                 u64 tmp;
6678
6679                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6680                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6681                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6682                 if (is_highmem(zone)) {
6683                         /*
6684                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6685                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6686                          * value here.
6687                          *
6688                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6689                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6690                          * not be capped for highmem.
6691                          */
6692                         unsigned long min_pages;
6693
6694                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6695                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6696                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6697                 } else {
6698                         /*
6699                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6700                          * proportionate to the zone's size.
6701                          */
6702                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6703                 }
6704
6705                 /*
6706                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6707                  * scale factor in proportion to available memory, but
6708                  * ensure a minimum size on small systems.
6709                  */
6710                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6711                             mult_frac(zone->managed_pages,
6712                                       watermark_scale_factor, 10000));
6713
6714                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6715                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6716
6717                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6718         }
6719
6720         /* update totalreserve_pages */
6721         calculate_totalreserve_pages();
6722 }
6723
6724 /**
6725  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6726  * or when memory is hot-{added|removed}
6727  *
6728  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6729  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6730  */
6731 void setup_per_zone_wmarks(void)
6732 {
6733         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6734         __setup_per_zone_wmarks();
6735         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6736 }
6737
6738 /*
6739  * Initialise min_free_kbytes.
6740  *
6741  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6742  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6743  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6744  *
6745  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6746  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6747  *
6748  * which yields
6749  *
6750  * 16MB:        512k
6751  * 32MB:        724k
6752  * 64MB:        1024k
6753  * 128MB:       1448k
6754  * 256MB:       2048k
6755  * 512MB:       2896k
6756  * 1024MB:      4096k
6757  * 2048MB:      5792k
6758  * 4096MB:      8192k
6759  * 8192MB:      11584k
6760  * 16384MB:     16384k
6761  */
6762 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6763 {
6764         unsigned long lowmem_kbytes;
6765         int new_min_free_kbytes;
6766
6767         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6768         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6769
6770         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6771                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6772                 if (min_free_kbytes < 128)
6773                         min_free_kbytes = 128;
6774                 if (min_free_kbytes > 65536)
6775                         min_free_kbytes = 65536;
6776         } else {
6777                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6778                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6779         }
6780         setup_per_zone_wmarks();
6781         refresh_zone_stat_thresholds();
6782         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6783
6784 #ifdef CONFIG_NUMA
6785         setup_min_unmapped_ratio();
6786         setup_min_slab_ratio();
6787 #endif
6788
6789         return 0;
6790 }
6791 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6792
6793 /*
6794  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6795  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6796  *      changes.
6797  */
6798 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6799         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6800 {
6801         int rc;
6802
6803         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6804         if (rc)
6805                 return rc;
6806
6807         if (write) {
6808                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6809                 setup_per_zone_wmarks();
6810         }
6811         return 0;
6812 }
6813
6814 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6815         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6816 {
6817         int rc;
6818
6819         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6820         if (rc)
6821                 return rc;
6822
6823         if (write)
6824                 setup_per_zone_wmarks();
6825
6826         return 0;
6827 }
6828
6829 #ifdef CONFIG_NUMA
6830 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6831 {
6832         pg_data_t *pgdat;
6833         struct zone *zone;
6834
6835         for_each_online_pgdat(pgdat)
6836                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6837
6838         for_each_zone(zone)
6839                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6840                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6841 }
6842
6843
6844 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6845         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6846 {
6847         int rc;
6848
6849         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6850         if (rc)
6851                 return rc;
6852
6853         setup_min_unmapped_ratio();
6854
6855         return 0;
6856 }
6857
6858 static void setup_min_slab_ratio(void)
6859 {
6860         pg_data_t *pgdat;
6861         struct zone *zone;
6862
6863         for_each_online_pgdat(pgdat)
6864                 pgdat->min_slab_pages = 0;
6865
6866         for_each_zone(zone)
6867                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
6868                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6869 }
6870
6871 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6872         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6873 {
6874         int rc;
6875
6876         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6877         if (rc)
6878                 return rc;
6879
6880         setup_min_slab_ratio();
6881
6882         return 0;
6883 }
6884 #endif
6885
6886 /*
6887  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6888  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6889  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6890  *
6891  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6892  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6893  * if in function of the boot time zone sizes.
6894  */
6895 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6896         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6897 {
6898         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6899         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6900         return 0;
6901 }
6902
6903 /*
6904  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6905  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6906  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6907  */
6908 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6909         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6910 {
6911         struct zone *zone;
6912         int old_percpu_pagelist_fraction;
6913         int ret;
6914
6915         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6916         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6917
6918         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6919         if (!write || ret < 0)
6920                 goto out;
6921
6922         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6923         if (percpu_pagelist_fraction &&
6924             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6925                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6926                 ret = -EINVAL;
6927                 goto out;
6928         }
6929
6930         /* No change? */
6931         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6932                 goto out;
6933
6934         for_each_populated_zone(zone) {
6935                 unsigned int cpu;
6936
6937                 for_each_possible_cpu(cpu)
6938                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6939                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6940         }
6941 out:
6942         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6943         return ret;
6944 }
6945
6946 #ifdef CONFIG_NUMA
6947 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6948
6949 static int __init set_hashdist(char *str)
6950 {
6951         if (!str)
6952                 return 0;
6953         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6954         return 1;
6955 }
6956 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6957 #endif
6958
6959 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
6960 /*
6961  * Returns the number of pages that arch has reserved but
6962  * is not known to alloc_large_system_hash().
6963  */
6964 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
6965 {
6966         return 0;
6967 }
6968 #endif
6969
6970 /*
6971  * allocate a large system hash table from bootmem
6972  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6973  *   quantity of entries
6974  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6975  */
6976 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6977                                      unsigned long bucketsize,
6978                                      unsigned long numentries,
6979                                      int scale,
6980                                      int flags,
6981                                      unsigned int *_hash_shift,
6982                                      unsigned int *_hash_mask,
6983                                      unsigned long low_limit,
6984                                      unsigned long high_limit)
6985 {
6986         unsigned long long max = high_limit;
6987         unsigned long log2qty, size;
6988         void *table = NULL;
6989
6990         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6991         if (!numentries) {
6992                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6993                 numentries = nr_kernel_pages;
6994                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
6995
6996                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6997                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6998                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6999
7000                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7001                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7002                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7003                 else
7004                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7005
7006                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7007                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7008                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7009                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7010                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7011                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7012                                 BUG_ON(!numentries);
7013                         }
7014                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7015                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7016         }
7017         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7018
7019         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7020         if (max == 0) {
7021                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7022                 do_div(max, bucketsize);
7023         }
7024         max = min(max, 0x80000000ULL);
7025
7026         if (numentries < low_limit)
7027                 numentries = low_limit;
7028         if (numentries > max)
7029                 numentries = max;
7030
7031         log2qty = ilog2(numentries);
7032
7033         do {
7034                 size = bucketsize << log2qty;
7035                 if (flags & HASH_EARLY)
7036                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7037                 else if (hashdist)
7038                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7039                 else {
7040                         /*
7041                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7042                          * some pages at the end of hash table which
7043                          * alloc_pages_exact() automatically does
7044                          */
7045                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7046                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7047                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7048                         }
7049                 }
7050         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7051
7052         if (!table)
7053                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7054
7055         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7056                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7057
7058         if (_hash_shift)
7059                 *_hash_shift = log2qty;
7060         if (_hash_mask)
7061                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7062
7063         return table;
7064 }
7065
7066 /*
7067  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7068  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7069  *
7070  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7071  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7072  * expect this function should be exact.
7073  */
7074 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7075                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7076 {
7077         unsigned long pfn, iter, found;
7078         int mt;
7079
7080         /*
7081          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7082          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7083          */
7084         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7085                 return false;
7086         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7087         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7088                 return false;
7089
7090         pfn = page_to_pfn(page);
7091         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7092                 unsigned long check = pfn + iter;
7093
7094                 if (!pfn_valid_within(check))
7095                         continue;
7096
7097                 page = pfn_to_page(check);
7098
7099                 /*
7100                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7101                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7102                  * handle each tail page individually in migration.
7103                  */
7104                 if (PageHuge(page)) {
7105                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7106                         continue;
7107                 }
7108
7109                 /*
7110                  * We can't use page_count without pin a page
7111                  * because another CPU can free compound page.
7112                  * This check already skips compound tails of THP
7113                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7114                  */
7115                 if (!page_ref_count(page)) {
7116                         if (PageBuddy(page))
7117                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7118                         continue;
7119                 }
7120
7121                 /*
7122                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7123                  * page_count() is not 0.
7124                  */
7125                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7126                         continue;
7127
7128                 if (!PageLRU(page))
7129                         found++;
7130                 /*
7131                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7132                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7133                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7134                  */
7135                 /*
7136                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7137                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7138                  *
7139                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7140                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7141                  * page at boot.
7142                  */
7143                 if (found > count)
7144                         return true;
7145         }
7146         return false;
7147 }
7148
7149 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7150 {
7151         struct zone *zone;
7152         unsigned long pfn;
7153
7154         /*
7155          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7156          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7157          * the zone but still within the section.
7158          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7159          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7160          */
7161         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7162                 return false;
7163
7164         zone = page_zone(page);
7165         pfn = page_to_pfn(page);
7166         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7167                 return false;
7168
7169         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7170 }
7171
7172 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7173
7174 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7175 {
7176         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7177                              pageblock_nr_pages) - 1);
7178 }
7179
7180 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7181 {
7182         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7183                                 pageblock_nr_pages));
7184 }
7185
7186 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7187 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7188                                         unsigned long start, unsigned long end)
7189 {
7190         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7191         unsigned long nr_reclaimed;
7192         unsigned long pfn = start;
7193         unsigned int tries = 0;
7194         int ret = 0;
7195
7196         migrate_prep();
7197
7198         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7199                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7200                         ret = -EINTR;
7201                         break;
7202                 }
7203
7204                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7205                         cc->nr_migratepages = 0;
7206                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7207                         if (!pfn) {
7208                                 ret = -EINTR;
7209                                 break;
7210                         }
7211                         tries = 0;
7212                 } else if (++tries == 5) {
7213                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7214                         break;
7215                 }
7216
7217                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7218                                                         &cc->migratepages);
7219                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7220
7221                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7222                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7223         }
7224         if (ret < 0) {
7225                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7226                 return ret;
7227         }
7228         return 0;
7229 }
7230
7231 /**
7232  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7233  * @start:      start PFN to allocate
7234  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7235  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7236  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7237  *                      in range must have the same migratetype and it must
7238  *                      be either of the two.
7239  *
7240  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7241  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7242  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7243  * pages fall in.
7244  *
7245  * The PFN range must belong to a single zone.
7246  *
7247  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7248  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7249  * need to be freed with free_contig_range().
7250  */
7251 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7252                        unsigned migratetype)
7253 {
7254         unsigned long outer_start, outer_end;
7255         unsigned int order;
7256         int ret = 0;
7257
7258         struct compact_control cc = {
7259                 .nr_migratepages = 0,
7260                 .order = -1,
7261                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7262                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7263                 .ignore_skip_hint = true,
7264         };
7265         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7266
7267         /*
7268          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7269          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7270          * have different sizes, and due to the way page allocator
7271          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7272          * that page allocator won't try to merge buddies from
7273          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7274          * other migration type.
7275          *
7276          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7277          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7278          * we are interested in).  This will put all the pages in
7279          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7280          *
7281          * When this is done, we take the pages in range from page
7282          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7283          * page allocator will never consider using them.
7284          *
7285          * This lets us mark the pageblocks back as
7286          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7287          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7288          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7289          */
7290
7291         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7292                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7293                                        false);
7294         if (ret)
7295                 return ret;
7296
7297         /*
7298          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7299          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
7300          * which will report the busy page.
7301          *
7302          * It is possible that busy pages could become available before
7303          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
7304          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
7305          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
7306          */
7307         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7308         if (ret && ret != -EBUSY)
7309                 goto done;
7310         ret =0;
7311
7312         /*
7313          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7314          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7315          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7316          * What we are going to do is to allocate all pages from
7317          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7318          *
7319          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7320          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7321          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7322          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7323          * once this is done free the pages we are not interested in.
7324          *
7325          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7326          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7327          */
7328
7329         lru_add_drain_all();
7330         drain_all_pages(cc.zone);
7331
7332         order = 0;
7333         outer_start = start;
7334         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7335                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7336                         outer_start = start;
7337                         break;
7338                 }
7339                 outer_start &= ~0UL << order;
7340         }
7341
7342         if (outer_start != start) {
7343                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7344
7345                 /*
7346                  * outer_start page could be small order buddy page and
7347                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7348                  * in this case to report failed page properly
7349                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7350                  */
7351                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7352                         outer_start = start;
7353         }
7354
7355         /* Make sure the range is really isolated. */
7356         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7357                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7358                         __func__, outer_start, end);
7359                 ret = -EBUSY;
7360                 goto done;
7361         }
7362
7363         /* Grab isolated pages from freelists. */
7364         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7365         if (!outer_end) {
7366                 ret = -EBUSY;
7367                 goto done;
7368         }
7369
7370         /* Free head and tail (if any) */
7371         if (start != outer_start)
7372                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7373         if (end != outer_end)
7374                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7375
7376 done:
7377         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7378                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7379         return ret;
7380 }
7381
7382 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7383 {
7384         unsigned int count = 0;
7385
7386         for (; nr_pages--; pfn++) {
7387                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7388
7389                 count += page_count(page) != 1;
7390                 __free_page(page);
7391         }
7392         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7393 }
7394 #endif
7395
7396 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7397 /*
7398  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7399  * page high values need to be recalulated.
7400  */
7401 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7402 {
7403         unsigned cpu;
7404         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7405         for_each_possible_cpu(cpu)
7406                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7407                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7408         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7409 }
7410 #endif
7411
7412 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7413 {
7414         unsigned long flags;
7415         int cpu;
7416         struct per_cpu_pageset *pset;
7417
7418         /* avoid races with drain_pages()  */
7419         local_irq_save(flags);
7420         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7421                 for_each_online_cpu(cpu) {
7422                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7423                         drain_zonestat(zone, pset);
7424                 }
7425                 free_percpu(zone->pageset);
7426                 zone->pageset = &boot_pageset;
7427         }
7428         local_irq_restore(flags);
7429 }
7430
7431 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7432 /*
7433  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7434  * before calling this.
7435  */
7436 void
7437 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7438 {
7439         struct page *page;
7440         struct zone *zone;
7441         unsigned int order, i;
7442         unsigned long pfn;
7443         unsigned long flags;
7444         /* find the first valid pfn */
7445         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7446                 if (pfn_valid(pfn))
7447                         break;
7448         if (pfn == end_pfn)
7449                 return;
7450         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7451         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7452         pfn = start_pfn;
7453         while (pfn < end_pfn) {
7454                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7455                         pfn++;
7456                         continue;
7457                 }
7458                 page = pfn_to_page(pfn);
7459                 /*
7460                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7461                  * page_count() is not 0.
7462                  */
7463                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7464                         pfn++;
7465                         SetPageReserved(page);
7466                         continue;
7467                 }
7468
7469                 BUG_ON(page_count(page));
7470                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7471                 order = page_order(page);
7472 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7473                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7474                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7475 #endif
7476                 list_del(&page->lru);
7477                 rmv_page_order(page);
7478                 zone->free_area[order].nr_free--;
7479                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7480                         SetPageReserved((page+i));
7481                 pfn += (1 << order);
7482         }
7483         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7484 }
7485 #endif
7486
7487 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7488 {
7489         struct zone *zone = page_zone(page);
7490         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7491         unsigned long flags;
7492         unsigned int order;
7493
7494         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7495         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7496                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7497
7498                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7499                         break;
7500         }
7501         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7502
7503         return order < MAX_ORDER;
7504 }