OSDN Git Service

arm64: Implement array_index_mask_nospec()
[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->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3646                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3647                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3648         }
3649
3650         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3651         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3652         if (page)
3653                 goto got_pg;
3654
3655         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3656         if (!can_direct_reclaim) {
3657                 /*
3658                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3659                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3660                  * to fail.
3661                  */
3662                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3663                 goto nopage;
3664         }
3665
3666         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3667         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3668                 /*
3669                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3670                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3671                  * for somebody to do a work for us.
3672                  */
3673                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3674                         cond_resched();
3675                         goto retry;
3676                 }
3677                 goto nopage;
3678         }
3679
3680         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3681         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3682                 goto nopage;
3683
3684
3685         /* Try direct reclaim and then allocating */
3686         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3687                                                         &did_some_progress);
3688         if (page)
3689                 goto got_pg;
3690
3691         /* Try direct compaction and then allocating */
3692         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3693                                         compact_priority, &compact_result);
3694         if (page)
3695                 goto got_pg;
3696
3697         /* Do not loop if specifically requested */
3698         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3699                 goto nopage;
3700
3701         /*
3702          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3703          * __GFP_REPEAT
3704          */
3705         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3706                 goto nopage;
3707
3708         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3709         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3710                 warn_alloc(gfp_mask,
3711                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3712                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3713                 stall_timeout += 10 * HZ;
3714         }
3715
3716         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3717                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3718                 goto retry;
3719
3720         /*
3721          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3722          * reclaim is not able to make any progress because the current
3723          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3724          * of free memory (see __compaction_suitable)
3725          */
3726         if (did_some_progress > 0 &&
3727                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3728                                 compact_result, &compact_priority,
3729                                 &compaction_retries))
3730                 goto retry;
3731
3732         /*
3733          * It's possible we raced with cpuset update so the OOM would be
3734          * premature (see below the nopage: label for full explanation).
3735          */
3736         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3737                 goto retry_cpuset;
3738
3739         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3740         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3741         if (page)
3742                 goto got_pg;
3743
3744         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3745         if (did_some_progress) {
3746                 no_progress_loops = 0;
3747                 goto retry;
3748         }
3749
3750 nopage:
3751         /*
3752          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3753          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3754          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3755          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3756          * retry.
3757          */
3758         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3759                 goto retry_cpuset;
3760
3761         warn_alloc(gfp_mask,
3762                         "page allocation failure: order:%u", order);
3763 got_pg:
3764         return page;
3765 }
3766
3767 /*
3768  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3769  */
3770 struct page *
3771 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3772                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3773 {
3774         struct page *page;
3775         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3776         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3777         struct alloc_context ac = {
3778                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3779                 .zonelist = zonelist,
3780                 .nodemask = nodemask,
3781                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3782         };
3783
3784         if (cpusets_enabled()) {
3785                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3786                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3787                 if (!ac.nodemask)
3788                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3789         }
3790
3791         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3792
3793         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3794
3795         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3796
3797         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3798                 return NULL;
3799
3800         /*
3801          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3802          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3803          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3804          */
3805         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3806                 return NULL;
3807
3808         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3809                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3810
3811         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3812         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3813
3814         /*
3815          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3816          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3817          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3818          */
3819         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3820                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3821         if (!ac.preferred_zoneref->zone) {
3822                 page = NULL;
3823                 /*
3824                  * This might be due to race with cpuset_current_mems_allowed
3825                  * update, so make sure we retry with original nodemask in the
3826                  * slow path.
3827                  */
3828                 goto no_zone;
3829         }
3830
3831         /* First allocation attempt */
3832         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3833         if (likely(page))
3834                 goto out;
3835
3836 no_zone:
3837         /*
3838          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3839          * because I/O on the device might not complete.
3840          */
3841         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3842         ac.spread_dirty_pages = false;
3843
3844         /*
3845          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3846          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3847          */
3848         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
3849                 ac.nodemask = nodemask;
3850
3851         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3852
3853 out:
3854         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3855             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3856                 __free_pages(page, order);
3857                 page = NULL;
3858         }
3859
3860         if (kmemcheck_enabled && page)
3861                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3862
3863         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3864
3865         return page;
3866 }
3867 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3868
3869 /*
3870  * Common helper functions.
3871  */
3872 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3873 {
3874         struct page *page;
3875
3876         /*
3877          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3878          * a highmem page
3879          */
3880         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3881
3882         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3883         if (!page)
3884                 return 0;
3885         return (unsigned long) page_address(page);
3886 }
3887 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3888
3889 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3890 {
3891         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3892 }
3893 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3894
3895 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3896 {
3897         if (put_page_testzero(page)) {
3898                 if (order == 0)
3899                         free_hot_cold_page(page, false);
3900                 else
3901                         __free_pages_ok(page, order);
3902         }
3903 }
3904
3905 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3906
3907 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3908 {
3909         if (addr != 0) {
3910                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3911                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3912         }
3913 }
3914
3915 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3916
3917 /*
3918  * Page Fragment:
3919  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3920  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3921  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3922  *
3923  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3924  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3925  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3926  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3927  */
3928 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3929                                        gfp_t gfp_mask)
3930 {
3931         struct page *page = NULL;
3932         gfp_t gfp = gfp_mask;
3933
3934 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3935         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3936                     __GFP_NOMEMALLOC;
3937         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3938                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3939         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3940 #endif
3941         if (unlikely(!page))
3942                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3943
3944         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3945
3946         return page;
3947 }
3948
3949 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3950                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3951 {
3952         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3953         struct page *page;
3954         int offset;
3955
3956         if (unlikely(!nc->va)) {
3957 refill:
3958                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3959                 if (!page)
3960                         return NULL;
3961
3962 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3963                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3964                 size = nc->size;
3965 #endif
3966                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3967                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3968                  */
3969                 page_ref_add(page, size - 1);
3970
3971                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3972                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3973                 nc->pagecnt_bias = size;
3974                 nc->offset = size;
3975         }
3976
3977         offset = nc->offset - fragsz;
3978         if (unlikely(offset < 0)) {
3979                 page = virt_to_page(nc->va);
3980
3981                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3982                         goto refill;
3983
3984 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3985                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3986                 size = nc->size;
3987 #endif
3988                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3989                 set_page_count(page, size);
3990
3991                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3992                 nc->pagecnt_bias = size;
3993                 offset = size - fragsz;
3994         }
3995
3996         nc->pagecnt_bias--;
3997         nc->offset = offset;
3998
3999         return nc->va + offset;
4000 }
4001 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
4002
4003 /*
4004  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4005  */
4006 void __free_page_frag(void *addr)
4007 {
4008         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4009
4010         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4011                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4012 }
4013 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
4014
4015 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4016                 size_t size)
4017 {
4018         if (addr) {
4019                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4020                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4021
4022                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4023                 while (used < alloc_end) {
4024                         free_page(used);
4025                         used += PAGE_SIZE;
4026                 }
4027         }
4028         return (void *)addr;
4029 }
4030
4031 /**
4032  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4033  * @size: the number of bytes to allocate
4034  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4035  *
4036  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4037  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4038  * allocate memory in power-of-two pages.
4039  *
4040  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4041  *
4042  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4043  */
4044 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4045 {
4046         unsigned int order = get_order(size);
4047         unsigned long addr;
4048
4049         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4050         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4051 }
4052 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4053
4054 /**
4055  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4056  *                         pages on a node.
4057  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4058  * @size: the number of bytes to allocate
4059  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4060  *
4061  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4062  * back.
4063  */
4064 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4065 {
4066         unsigned int order = get_order(size);
4067         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4068         if (!p)
4069                 return NULL;
4070         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4071 }
4072
4073 /**
4074  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4075  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4076  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4077  *
4078  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4079  */
4080 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4081 {
4082         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4083         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4084
4085         while (addr < end) {
4086                 free_page(addr);
4087                 addr += PAGE_SIZE;
4088         }
4089 }
4090 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4091
4092 /**
4093  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4094  * @offset: The zone index of the highest zone
4095  *
4096  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4097  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4098  * zone, the number of pages is calculated as:
4099  *     managed_pages - high_pages
4100  */
4101 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4102 {
4103         struct zoneref *z;
4104         struct zone *zone;
4105
4106         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4107         unsigned long sum = 0;
4108
4109         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4110
4111         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4112                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4113                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4114                 if (size > high)
4115                         sum += size - high;
4116         }
4117
4118         return sum;
4119 }
4120
4121 /**
4122  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4123  *
4124  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4125  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4126  */
4127 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4128 {
4129         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4130 }
4131 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4132
4133 /**
4134  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4135  *
4136  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4137  * high watermark within all zones.
4138  */
4139 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4140 {
4141         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4142 }
4143
4144 static inline void show_node(struct zone *zone)
4145 {
4146         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4147                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4148 }
4149
4150 long si_mem_available(void)
4151 {
4152         long available;
4153         unsigned long pagecache;
4154         unsigned long wmark_low = 0;
4155         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4156         struct zone *zone;
4157         int lru;
4158
4159         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4160                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4161
4162         for_each_zone(zone)
4163                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4164
4165         /*
4166          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4167          * without causing swapping.
4168          */
4169         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4170
4171         /*
4172          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4173          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4174          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4175          */
4176         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4177         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4178         available += pagecache;
4179
4180         /*
4181          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4182          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4183          */
4184         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4185                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4186
4187         if (available < 0)
4188                 available = 0;
4189         return available;
4190 }
4191 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4192
4193 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4194 {
4195         val->totalram = totalram_pages;
4196         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4197         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4198         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4199         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4200         val->freehigh = nr_free_highpages();
4201         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4202 }
4203
4204 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4205
4206 #ifdef CONFIG_NUMA
4207 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4208 {
4209         int zone_type;          /* needs to be signed */
4210         unsigned long managed_pages = 0;
4211         unsigned long managed_highpages = 0;
4212         unsigned long free_highpages = 0;
4213         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4214
4215         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4216                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4217         val->totalram = managed_pages;
4218         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4219         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4220 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4221         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4222                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4223
4224                 if (is_highmem(zone)) {
4225                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4226                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4227                 }
4228         }
4229         val->totalhigh = managed_highpages;
4230         val->freehigh = free_highpages;
4231 #else
4232         val->totalhigh = managed_highpages;
4233         val->freehigh = free_highpages;
4234 #endif
4235         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4236 }
4237 #endif
4238
4239 /*
4240  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4241  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4242  */
4243 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4244 {
4245         bool ret = false;
4246         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4247
4248         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4249                 goto out;
4250
4251         do {
4252                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4253                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4254         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4255 out:
4256         return ret;
4257 }
4258
4259 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4260
4261 static void show_migration_types(unsigned char type)
4262 {
4263         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4264                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4265                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4266                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4267                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4268 #ifdef CONFIG_CMA
4269                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4270 #endif
4271 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4272                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4273 #endif
4274         };
4275         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4276         char *p = tmp;
4277         int i;
4278
4279         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4280                 if (type & (1 << i))
4281                         *p++ = types[i];
4282         }
4283
4284         *p = '\0';
4285         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4286 }
4287
4288 /*
4289  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4290  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4291  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4292  *
4293  * Bits in @filter:
4294  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4295  *   cpuset.
4296  */
4297 void show_free_areas(unsigned int filter)
4298 {
4299         unsigned long free_pcp = 0;
4300         int cpu;
4301         struct zone *zone;
4302         pg_data_t *pgdat;
4303
4304         for_each_populated_zone(zone) {
4305                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4306                         continue;
4307
4308                 for_each_online_cpu(cpu)
4309                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4310         }
4311
4312         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4313                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4314                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4315                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4316                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4317                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4318                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4319                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4320                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4321                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4322                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4323                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4324                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4325                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4326                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4327                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4328                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4329                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4330                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4331                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4332                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4333                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4334                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4335                 free_pcp,
4336                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4337
4338         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4339                 printk("Node %d"
4340                         " active_anon:%lukB"
4341                         " inactive_anon:%lukB"
4342                         " active_file:%lukB"
4343                         " inactive_file:%lukB"
4344                         " unevictable:%lukB"
4345                         " isolated(anon):%lukB"
4346                         " isolated(file):%lukB"
4347                         " mapped:%lukB"
4348                         " dirty:%lukB"
4349                         " writeback:%lukB"
4350                         " shmem:%lukB"
4351 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4352                         " shmem_thp: %lukB"
4353                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4354                         " anon_thp: %lukB"
4355 #endif
4356                         " writeback_tmp:%lukB"
4357                         " unstable:%lukB"
4358                         " pages_scanned:%lu"
4359                         " all_unreclaimable? %s"
4360                         "\n",
4361                         pgdat->node_id,
4362                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4363                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4364                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4365                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4366                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4367                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4368                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4369                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4370                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4371                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4372                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4373 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4374                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4375                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4376                                         * HPAGE_PMD_NR),
4377                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4378 #endif
4379                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4380                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4381                         node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED),
4382                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4383                                 "yes" : "no");
4384         }
4385
4386         for_each_populated_zone(zone) {
4387                 int i;
4388
4389                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4390                         continue;
4391
4392                 free_pcp = 0;
4393                 for_each_online_cpu(cpu)
4394                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4395
4396                 show_node(zone);
4397                 printk(KERN_CONT
4398                         "%s"
4399                         " free:%lukB"
4400                         " min:%lukB"
4401                         " low:%lukB"
4402                         " high:%lukB"
4403                         " active_anon:%lukB"
4404                         " inactive_anon:%lukB"
4405                         " active_file:%lukB"
4406                         " inactive_file:%lukB"
4407                         " unevictable:%lukB"
4408                         " writepending:%lukB"
4409                         " present:%lukB"
4410                         " managed:%lukB"
4411                         " mlocked:%lukB"
4412                         " slab_reclaimable:%lukB"
4413                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4414                         " kernel_stack:%lukB"
4415                         " pagetables:%lukB"
4416                         " bounce:%lukB"
4417                         " free_pcp:%lukB"
4418                         " local_pcp:%ukB"
4419                         " free_cma:%lukB"
4420                         "\n",
4421                         zone->name,
4422                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4423                         K(min_wmark_pages(zone)),
4424                         K(low_wmark_pages(zone)),
4425                         K(high_wmark_pages(zone)),
4426                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4427                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4428                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4429                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4430                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4431                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4432                         K(zone->present_pages),
4433                         K(zone->managed_pages),
4434                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4435                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4436                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4437                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4438                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4439                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4440                         K(free_pcp),
4441                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4442                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4443                 printk("lowmem_reserve[]:");
4444                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4445                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4446                 printk(KERN_CONT "\n");
4447         }
4448
4449         for_each_populated_zone(zone) {
4450                 unsigned int order;
4451                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4452                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4453
4454                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4455                         continue;
4456                 show_node(zone);
4457                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4458
4459                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4460                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4461                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4462                         int type;
4463
4464                         nr[order] = area->nr_free;
4465                         total += nr[order] << order;
4466
4467                         types[order] = 0;
4468                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4469                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4470                                         types[order] |= 1 << type;
4471                         }
4472                 }
4473                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4474                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4475                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4476                                nr[order], K(1UL) << order);
4477                         if (nr[order])
4478                                 show_migration_types(types[order]);
4479                 }
4480                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4481         }
4482
4483         hugetlb_show_meminfo();
4484
4485         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4486
4487         show_swap_cache_info();
4488 }
4489
4490 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4491 {
4492         zoneref->zone = zone;
4493         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4494 }
4495
4496 /*
4497  * Builds allocation fallback zone lists.
4498  *
4499  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4500  */
4501 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4502                                 int nr_zones)
4503 {
4504         struct zone *zone;
4505         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4506
4507         do {
4508                 zone_type--;
4509                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4510                 if (managed_zone(zone)) {
4511                         zoneref_set_zone(zone,
4512                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4513                         check_highest_zone(zone_type);
4514                 }
4515         } while (zone_type);
4516
4517         return nr_zones;
4518 }
4519
4520
4521 /*
4522  *  zonelist_order:
4523  *  0 = automatic detection of better ordering.
4524  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4525  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4526  *
4527  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4528  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4529  */
4530 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4531 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4532 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4533
4534 /* zonelist order in the kernel.
4535  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4536  */
4537 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4538 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4539
4540
4541 #ifdef CONFIG_NUMA
4542 /* The value user specified ....changed by config */
4543 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4544 /* string for sysctl */
4545 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4546 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4547
4548 /*
4549  * interface for configure zonelist ordering.
4550  * command line option "numa_zonelist_order"
4551  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4552  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4553  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4554  */
4555
4556 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4557 {
4558         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4559                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4560         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4561                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4562         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4563                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4564         } else {
4565                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4566                 return -EINVAL;
4567         }
4568         return 0;
4569 }
4570
4571 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4572 {
4573         int ret;
4574
4575         if (!s)
4576                 return 0;
4577
4578         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4579         if (ret == 0)
4580                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4581
4582         return ret;
4583 }
4584 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4585
4586 /*
4587  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4588  */
4589 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4590                 void __user *buffer, size_t *length,
4591                 loff_t *ppos)
4592 {
4593         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4594         int ret;
4595         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4596
4597         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4598         if (write) {
4599                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4600                         ret = -EINVAL;
4601                         goto out;
4602                 }
4603                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4604         }
4605         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4606         if (ret)
4607                 goto out;
4608         if (write) {
4609                 int oldval = user_zonelist_order;
4610
4611                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4612                 if (ret) {
4613                         /*
4614                          * bogus value.  restore saved string
4615                          */
4616                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4617                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4618                         user_zonelist_order = oldval;
4619                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4620                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4621                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4622                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4623                 }
4624         }
4625 out:
4626         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4627         return ret;
4628 }
4629
4630
4631 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4632 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4633
4634 /**
4635  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4636  * @node: node whose fallback list we're appending
4637  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4638  *
4639  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4640  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4641  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4642  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4643  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4644  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4645  * on them otherwise.
4646  * It returns -1 if no node is found.
4647  */
4648 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4649 {
4650         int n, val;
4651         int min_val = INT_MAX;
4652         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4653         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4654
4655         /* Use the local node if we haven't already */
4656         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4657                 node_set(node, *used_node_mask);
4658                 return node;
4659         }
4660
4661         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4662
4663                 /* Don't want a node to appear more than once */
4664                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4665                         continue;
4666
4667                 /* Use the distance array to find the distance */
4668                 val = node_distance(node, n);
4669
4670                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4671                 val += (n < node);
4672
4673                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4674                 tmp = cpumask_of_node(n);
4675                 if (!cpumask_empty(tmp))
4676                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4677
4678                 /* Slight preference for less loaded node */
4679                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4680                 val += node_load[n];
4681
4682                 if (val < min_val) {
4683                         min_val = val;
4684                         best_node = n;
4685                 }
4686         }
4687
4688         if (best_node >= 0)
4689                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4690
4691         return best_node;
4692 }
4693
4694
4695 /*
4696  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4697  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4698  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4699  */
4700 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4701 {
4702         int j;
4703         struct zonelist *zonelist;
4704
4705         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4706         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4707                 ;
4708         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4709         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4710         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4711 }
4712
4713 /*
4714  * Build gfp_thisnode zonelists
4715  */
4716 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4717 {
4718         int j;
4719         struct zonelist *zonelist;
4720
4721         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4722         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4723         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4724         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4725 }
4726
4727 /*
4728  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4729  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4730  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4731  * may still exist in local DMA zone.
4732  */
4733 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4734
4735 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4736 {
4737         int pos, j, node;
4738         int zone_type;          /* needs to be signed */
4739         struct zone *z;
4740         struct zonelist *zonelist;
4741
4742         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4743         pos = 0;
4744         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4745                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4746                         node = node_order[j];
4747                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4748                         if (managed_zone(z)) {
4749                                 zoneref_set_zone(z,
4750                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4751                                 check_highest_zone(zone_type);
4752                         }
4753                 }
4754         }
4755         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4756         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4757 }
4758
4759 #if defined(CONFIG_64BIT)
4760 /*
4761  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4762  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4763  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4764  */
4765 static int default_zonelist_order(void)
4766 {
4767         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4768 }
4769 #else
4770 /*
4771  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4772  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4773  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4774  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4775  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4776  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4777  */
4778 static int default_zonelist_order(void)
4779 {
4780         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4781 }
4782 #endif /* CONFIG_64BIT */
4783
4784 static void set_zonelist_order(void)
4785 {
4786         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4787                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4788         else
4789                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4790 }
4791
4792 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4793 {
4794         int i, node, load;
4795         nodemask_t used_mask;
4796         int local_node, prev_node;
4797         struct zonelist *zonelist;
4798         unsigned int order = current_zonelist_order;
4799
4800         /* initialize zonelists */
4801         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4802                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4803                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4804                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4805         }
4806
4807         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4808         local_node = pgdat->node_id;
4809         load = nr_online_nodes;
4810         prev_node = local_node;
4811         nodes_clear(used_mask);
4812
4813         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4814         i = 0;
4815
4816         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4817                 /*
4818                  * We don't want to pressure a particular node.
4819                  * So adding penalty to the first node in same
4820                  * distance group to make it round-robin.
4821                  */
4822                 if (node_distance(local_node, node) !=
4823                     node_distance(local_node, prev_node))
4824                         node_load[node] = load;
4825
4826                 prev_node = node;
4827                 load--;
4828                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4829                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4830                 else
4831                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4832         }
4833
4834         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4835                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4836                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4837         }
4838
4839         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4840 }
4841
4842 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4843 /*
4844  * Return node id of node used for "local" allocations.
4845  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4846  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4847  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4848  */
4849 int local_memory_node(int node)
4850 {
4851         struct zoneref *z;
4852
4853         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4854                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4855                                    NULL);
4856         return z->zone->node;
4857 }
4858 #endif
4859
4860 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4861 static void setup_min_slab_ratio(void);
4862 #else   /* CONFIG_NUMA */
4863
4864 static void set_zonelist_order(void)
4865 {
4866         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4867 }
4868
4869 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4870 {
4871         int node, local_node;
4872         enum zone_type j;
4873         struct zonelist *zonelist;
4874
4875         local_node = pgdat->node_id;
4876
4877         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4878         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4879
4880         /*
4881          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4882          * of all the other nodes.
4883          * We don't want to pressure a particular node, so when
4884          * building the zones for node N, we make sure that the
4885          * zones coming right after the local ones are those from
4886          * node N+1 (modulo N)
4887          */
4888         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4889                 if (!node_online(node))
4890                         continue;
4891                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4892         }
4893         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4894                 if (!node_online(node))
4895                         continue;
4896                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4897         }
4898
4899         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4900         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4901 }
4902
4903 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4904
4905 /*
4906  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4907  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4908  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4909  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4910  * with interrupts disabled.
4911  *
4912  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4913  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4914  * hotplugged processors.
4915  *
4916  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4917  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4918  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4919  */
4920 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4921 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4922 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4923
4924 /*
4925  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4926  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4927  */
4928 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4929
4930 /* return values int ....just for stop_machine() */
4931 static int __build_all_zonelists(void *data)
4932 {
4933         int nid;
4934         int cpu;
4935         pg_data_t *self = data;
4936
4937 #ifdef CONFIG_NUMA
4938         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4939 #endif
4940
4941         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4942                 build_zonelists(self);
4943         }
4944
4945         for_each_online_node(nid) {
4946                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4947
4948                 build_zonelists(pgdat);
4949         }
4950
4951         /*
4952          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4953          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4954          * each zone will be allocated later when the per cpu
4955          * allocator is available.
4956          *
4957          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4958          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4959          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4960          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4961          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4962          * (a chicken-egg dilemma).
4963          */
4964         for_each_possible_cpu(cpu) {
4965                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4966
4967 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4968                 /*
4969                  * We now know the "local memory node" for each node--
4970                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4971                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4972                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4973                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4974                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4975                  */
4976                 if (cpu_online(cpu))
4977                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4978 #endif
4979         }
4980
4981         return 0;
4982 }
4983
4984 static noinline void __init
4985 build_all_zonelists_init(void)
4986 {
4987         __build_all_zonelists(NULL);
4988         mminit_verify_zonelist();
4989         cpuset_init_current_mems_allowed();
4990 }
4991
4992 /*
4993  * Called with zonelists_mutex held always
4994  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4995  *
4996  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4997  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4998  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4999  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5000  */
5001 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5002 {
5003         set_zonelist_order();
5004
5005         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5006                 build_all_zonelists_init();
5007         } else {
5008 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5009                 if (zone)
5010                         setup_zone_pageset(zone);
5011 #endif
5012                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5013                    of zonelist */
5014                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5015                 /* cpuset refresh routine should be here */
5016         }
5017         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5018         /*
5019          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5020          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5021          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5022          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5023          * disabled and enable it later
5024          */
5025         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5026                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5027         else
5028                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5029
5030         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5031                 nr_online_nodes,
5032                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5033                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5034                 vm_total_pages);
5035 #ifdef CONFIG_NUMA
5036         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5037 #endif
5038 }
5039
5040 /*
5041  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5042  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5043  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5044  */
5045 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5046                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5047 {
5048         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5049         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5050         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5051         unsigned long pfn;
5052         unsigned long nr_initialised = 0;
5053 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5054         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5055 #endif
5056
5057         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5058                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5059
5060         /*
5061          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5062          * memory
5063          */
5064         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5065                 start_pfn += altmap->reserve;
5066
5067         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5068                 /*
5069                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5070                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5071                  */
5072                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5073                         goto not_early;
5074
5075                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5076                         continue;
5077                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5078                         continue;
5079                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5080                         break;
5081
5082 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5083                 /*
5084                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5085                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5086                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5087                  */
5088                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5089                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5090                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5091                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5092                                                 break;
5093                                 r = tmp;
5094                         }
5095                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5096                             memblock_is_mirror(r)) {
5097                                 /* already initialized as NORMAL */
5098                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5099                                 continue;
5100                         }
5101                 }
5102 #endif
5103
5104 not_early:
5105                 /*
5106                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5107                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5108                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5109                  * the address space during boot when many long-lived
5110                  * kernel allocations are made.
5111                  *
5112                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5113                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5114                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5115                  * pfn out of zone.
5116                  */
5117                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5118                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5119
5120                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5121                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5122                 } else {
5123                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5124                 }
5125         }
5126 }
5127
5128 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5129 {
5130         unsigned int order, t;
5131         for_each_migratetype_order(order, t) {
5132                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5133                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5134         }
5135 }
5136
5137 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5138 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5139         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5140 #endif
5141
5142 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5143 {
5144 #ifdef CONFIG_MMU
5145         int batch;
5146
5147         /*
5148          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5149          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5150          *
5151          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5152          */
5153         batch = zone->managed_pages / 1024;
5154         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5155                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5156         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5157         if (batch < 1)
5158                 batch = 1;
5159
5160         /*
5161          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5162          * of 2 value was found to be more likely to have
5163          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5164          *
5165          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5166          * batches of pages, one task can end up with a lot
5167          * of pages of one half of the possible page colors
5168          * and the other with pages of the other colors.
5169          */
5170         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5171
5172         return batch;
5173
5174 #else
5175         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5176          * conditions.
5177          *
5178          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5179          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5180          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5181          *
5182          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5183          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5184          * can be a significant delay between the individual batches being
5185          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5186          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5187          */
5188         return 0;
5189 #endif
5190 }
5191
5192 /*
5193  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5194  * ->batch must never be higher then ->high.
5195  * The following function updates them in a safe manner without read side
5196  * locking.
5197  *
5198  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5199  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5200  *
5201  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5202  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5203  * exist).
5204  */
5205 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5206                 unsigned long batch)
5207 {
5208        /* start with a fail safe value for batch */
5209         pcp->batch = 1;
5210         smp_wmb();
5211
5212        /* Update high, then batch, in order */
5213         pcp->high = high;
5214         smp_wmb();
5215
5216         pcp->batch = batch;
5217 }
5218
5219 /* a companion to pageset_set_high() */
5220 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5221 {
5222         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5223 }
5224
5225 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5226 {
5227         struct per_cpu_pages *pcp;
5228         int migratetype;
5229
5230         memset(p, 0, sizeof(*p));
5231
5232         pcp = &p->pcp;
5233         pcp->count = 0;
5234         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5235                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5236 }
5237
5238 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5239 {
5240         pageset_init(p);
5241         pageset_set_batch(p, batch);
5242 }
5243
5244 /*
5245  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5246  * to the value high for the pageset p.
5247  */
5248 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5249                                 unsigned long high)
5250 {
5251         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5252         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5253                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5254
5255         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5256 }
5257
5258 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5259                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5260 {
5261         if (percpu_pagelist_fraction)
5262                 pageset_set_high(pcp,
5263                         (zone->managed_pages /
5264                                 percpu_pagelist_fraction));
5265         else
5266                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5267 }
5268
5269 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5270 {
5271         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5272
5273         pageset_init(pcp);
5274         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5275 }
5276
5277 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5278 {
5279         int cpu;
5280         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5281         for_each_possible_cpu(cpu)
5282                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5283 }
5284
5285 /*
5286  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5287  * Before this call only boot pagesets were available.
5288  */
5289 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5290 {
5291         struct pglist_data *pgdat;
5292         struct zone *zone;
5293
5294         for_each_populated_zone(zone)
5295                 setup_zone_pageset(zone);
5296
5297         for_each_online_pgdat(pgdat)
5298                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5299                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5300 }
5301
5302 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5303 {
5304         /*
5305          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5306          * relies on the ability of the linker to provide the
5307          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5308          */
5309         zone->pageset = &boot_pageset;
5310
5311         if (populated_zone(zone))
5312                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5313                         zone->name, zone->present_pages,
5314                                          zone_batchsize(zone));
5315 }
5316
5317 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5318                                         unsigned long zone_start_pfn,
5319                                         unsigned long size)
5320 {
5321         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5322
5323         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5324
5325         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5326
5327         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5328                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5329                         pgdat->node_id,
5330                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5331                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5332
5333         zone_init_free_lists(zone);
5334         zone->initialized = 1;
5335
5336         return 0;
5337 }
5338
5339 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5340 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5341
5342 /*
5343  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5344  */
5345 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5346                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5347 {
5348         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5349         int nid;
5350
5351         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5352                 return state->last_nid;
5353
5354         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5355         if (nid != -1) {
5356                 state->last_start = start_pfn;
5357                 state->last_end = end_pfn;
5358                 state->last_nid = nid;
5359         }
5360
5361         return nid;
5362 }
5363 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5364
5365 /**
5366  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5367  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5368  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5369  *
5370  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5371  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5372  * memblock_free_early_nid() manually.
5373  */
5374 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5375 {
5376         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5377         int i, this_nid;
5378
5379         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5380                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5381                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5382
5383                 if (start_pfn < end_pfn)
5384                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5385                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5386                                         this_nid);
5387         }
5388 }
5389
5390 /**
5391  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5392  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5393  *
5394  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5395  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5396  */
5397 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5398 {
5399         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5400         int i, this_nid;
5401
5402         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5403                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5404 }
5405
5406 /**
5407  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5408  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5409  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5410  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5411  *
5412  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5413  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5414  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5415  * PFNs will be 0.
5416  */
5417 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5418                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5419 {
5420         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5421         int i;
5422
5423         *start_pfn = -1UL;
5424         *end_pfn = 0;
5425
5426         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5427                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5428                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5429         }
5430
5431         if (*start_pfn == -1UL)
5432                 *start_pfn = 0;
5433 }
5434
5435 /*
5436  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5437  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5438  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5439  */
5440 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5441 {
5442         int zone_index;
5443         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5444                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5445                         continue;
5446
5447                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5448                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5449                         break;
5450         }
5451
5452         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5453         movable_zone = zone_index;
5454 }
5455
5456 /*
5457  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5458  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5459  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5460  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5461  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5462  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5463  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5464  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5465  */
5466 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5467                                         unsigned long zone_type,
5468                                         unsigned long node_start_pfn,
5469                                         unsigned long node_end_pfn,
5470                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5471                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5472 {
5473         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5474         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5475                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5476                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5477                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5478                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5479                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5480
5481                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5482                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5483                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5484                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5485                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5486
5487                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5488                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5489                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5490         }
5491 }
5492
5493 /*
5494  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5495  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5496  */
5497 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5498                                         unsigned long zone_type,
5499                                         unsigned long node_start_pfn,
5500                                         unsigned long node_end_pfn,
5501                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5502                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5503                                         unsigned long *ignored)
5504 {
5505         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5506         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5507                 return 0;
5508
5509         /* Get the start and end of the zone */
5510         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5511         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5512         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5513                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5514                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5515
5516         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5517         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5518                 return 0;
5519
5520         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5521         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5522         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5523
5524         /* Return the spanned pages */
5525         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5526 }
5527
5528 /*
5529  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5530  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5531  */
5532 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5533                                 unsigned long range_start_pfn,
5534                                 unsigned long range_end_pfn)
5535 {
5536         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5537         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5538         int i;
5539
5540         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5541                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5542                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5543                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5544         }
5545         return nr_absent;
5546 }
5547
5548 /**
5549  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5550  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5551  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5552  *
5553  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5554  */
5555 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5556                                                         unsigned long end_pfn)
5557 {
5558         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5559 }
5560
5561 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5562 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5563                                         unsigned long zone_type,
5564                                         unsigned long node_start_pfn,
5565                                         unsigned long node_end_pfn,
5566                                         unsigned long *ignored)
5567 {
5568         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5569         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5570         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5571         unsigned long nr_absent;
5572
5573         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5574         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5575                 return 0;
5576
5577         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5578         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5579
5580         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5581                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5582                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5583         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5584
5585         /*
5586          * ZONE_MOVABLE handling.
5587          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5588          * and vice versa.
5589          */
5590         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5591                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5592                 struct memblock_region *r;
5593
5594                 for_each_memblock(memory, r) {
5595                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5596                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5597                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5598                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5599
5600                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5601                             memblock_is_mirror(r))
5602                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5603
5604                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5605                             !memblock_is_mirror(r))
5606                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5607                 }
5608         }
5609
5610         return nr_absent;
5611 }
5612
5613 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5614 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5615                                         unsigned long zone_type,
5616                                         unsigned long node_start_pfn,
5617                                         unsigned long node_end_pfn,
5618                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5619                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5620                                         unsigned long *zones_size)
5621 {
5622         unsigned int zone;
5623
5624         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5625         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5626                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5627
5628         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5629
5630         return zones_size[zone_type];
5631 }
5632
5633 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5634                                                 unsigned long zone_type,
5635                                                 unsigned long node_start_pfn,
5636                                                 unsigned long node_end_pfn,
5637                                                 unsigned long *zholes_size)
5638 {
5639         if (!zholes_size)
5640                 return 0;
5641
5642         return zholes_size[zone_type];
5643 }
5644
5645 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5646
5647 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5648                                                 unsigned long node_start_pfn,
5649                                                 unsigned long node_end_pfn,
5650                                                 unsigned long *zones_size,
5651                                                 unsigned long *zholes_size)
5652 {
5653         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5654         enum zone_type i;
5655
5656         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5657                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5658                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5659                 unsigned long size, real_size;
5660
5661                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5662                                                   node_start_pfn,
5663                                                   node_end_pfn,
5664                                                   &zone_start_pfn,
5665                                                   &zone_end_pfn,
5666                                                   zones_size);
5667                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5668                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5669                                                   zholes_size);
5670                 if (size)
5671                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5672                 else
5673                         zone->zone_start_pfn = 0;
5674                 zone->spanned_pages = size;
5675                 zone->present_pages = real_size;
5676
5677                 totalpages += size;
5678                 realtotalpages += real_size;
5679         }
5680
5681         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5682         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5683         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5684                                                         realtotalpages);
5685 }
5686
5687 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5688 /*
5689  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5690  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5691  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5692  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5693  * bytes.
5694  */
5695 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5696 {
5697         unsigned long usemapsize;
5698
5699         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5700         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5701         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5702         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5703         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5704
5705         return usemapsize / 8;
5706 }
5707
5708 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5709                                 struct zone *zone,
5710                                 unsigned long zone_start_pfn,
5711                                 unsigned long zonesize)
5712 {
5713         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5714         zone->pageblock_flags = NULL;
5715         if (usemapsize)
5716                 zone->pageblock_flags =
5717                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5718                                                          pgdat->node_id);
5719 }
5720 #else
5721 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5722                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5723 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5724
5725 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5726
5727 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5728 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5729 {
5730         unsigned int order;
5731
5732         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5733         if (pageblock_order)
5734                 return;
5735
5736         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5737                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5738         else
5739                 order = MAX_ORDER - 1;
5740
5741         /*
5742          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5743          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5744          * powerpc.
5745          */
5746         pageblock_order = order;
5747 }
5748 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5749
5750 /*
5751  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5752  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5753  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5754  * the kernel config
5755  */
5756 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5757 {
5758 }
5759
5760 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5761
5762 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5763                                                    unsigned long present_pages)
5764 {
5765         unsigned long pages = spanned_pages;
5766
5767         /*
5768          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5769          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5770          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5771          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5772          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5773          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5774          */
5775         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5776             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5777                 pages = present_pages;
5778
5779         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5780 }
5781
5782 /*
5783  * Set up the zone data structures:
5784  *   - mark all pages reserved
5785  *   - mark all memory queues empty
5786  *   - clear the memory bitmaps
5787  *
5788  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5789  */
5790 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5791 {
5792         enum zone_type j;
5793         int nid = pgdat->node_id;
5794         int ret;
5795
5796         pgdat_resize_init(pgdat);
5797 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5798         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5799         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5800         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5801 #endif
5802 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5803         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5804         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5805         pgdat->split_queue_len = 0;
5806 #endif
5807         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5808         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5809 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5810         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5811 #endif
5812         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5813         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5814         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5815
5816         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5817                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5818                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5819                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5820
5821                 size = zone->spanned_pages;
5822                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5823
5824                 /*
5825                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5826                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5827                  * and per-cpu initialisations
5828                  */
5829                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5830                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5831                         if (freesize >= memmap_pages) {
5832                                 freesize -= memmap_pages;
5833                                 if (memmap_pages)
5834                                         printk(KERN_DEBUG
5835                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5836                                                zone_names[j], memmap_pages);
5837                         } else
5838                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5839                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5840                 }
5841
5842                 /* Account for reserved pages */
5843                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5844                         freesize -= dma_reserve;
5845                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5846                                         zone_names[0], dma_reserve);
5847                 }
5848
5849                 if (!is_highmem_idx(j))
5850                         nr_kernel_pages += freesize;
5851                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5852                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5853                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5854                 nr_all_pages += freesize;
5855
5856                 /*
5857                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5858                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5859                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5860                  */
5861                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5862 #ifdef CONFIG_NUMA
5863                 zone->node = nid;
5864 #endif
5865                 zone->name = zone_names[j];
5866                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5867                 spin_lock_init(&zone->lock);
5868                 zone_seqlock_init(zone);
5869                 zone_pcp_init(zone);
5870
5871                 if (!size)
5872                         continue;
5873
5874                 set_pageblock_order();
5875                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5876                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5877                 BUG_ON(ret);
5878                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5879         }
5880 }
5881
5882 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5883 {
5884         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5885         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5886
5887         /* Skip empty nodes */
5888         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5889                 return;
5890
5891 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5892         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5893         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5894         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5895         if (!pgdat->node_mem_map) {
5896                 unsigned long size, end;
5897                 struct page *map;
5898
5899                 /*
5900                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5901                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5902                  * for the buddy allocator to function correctly.
5903                  */
5904                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5905                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5906                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5907                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5908                 if (!map)
5909                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5910                                                                pgdat->node_id);
5911                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5912         }
5913 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5914         /*
5915          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5916          */
5917         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5918                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5919 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5920                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5921                         mem_map -= offset;
5922 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5923         }
5924 #endif
5925 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5926 }
5927
5928 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5929                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5930 {
5931         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5932         unsigned long start_pfn = 0;
5933         unsigned long end_pfn = 0;
5934
5935         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5936         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
5937
5938         pgdat->node_id = nid;
5939         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5940         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
5941 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5942         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5943         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5944                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5945                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5946 #else
5947         start_pfn = node_start_pfn;
5948 #endif
5949         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5950                                   zones_size, zholes_size);
5951
5952         alloc_node_mem_map(pgdat);
5953 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5954         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5955                 nid, (unsigned long)pgdat,
5956                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5957 #endif
5958
5959         reset_deferred_meminit(pgdat);
5960         free_area_init_core(pgdat);
5961 }
5962
5963 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5964
5965 #if MAX_NUMNODES > 1
5966 /*
5967  * Figure out the number of possible node ids.
5968  */
5969 void __init setup_nr_node_ids(void)
5970 {
5971         unsigned int highest;
5972
5973         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5974         nr_node_ids = highest + 1;
5975 }
5976 #endif
5977
5978 /**
5979  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5980  *
5981  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5982  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5983  * all the nodes.
5984  *
5985  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5986  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5987  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5988  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5989  *
5990  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5991  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5992  * populated node map.
5993  *
5994  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5995  * requirement (single node).
5996  */
5997 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5998 {
5999         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6000         unsigned long start, end, mask;
6001         int last_nid = -1;
6002         int i, nid;
6003
6004         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6005                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6006                         last_nid = nid;
6007                         last_end = end;
6008                         continue;
6009                 }
6010
6011                 /*
6012                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6013                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6014                  * too coarse to separate the current node from the last.
6015                  */
6016                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6017                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6018                         mask <<= 1;
6019
6020                 /* accumulate all internode masks */
6021                 accl_mask |= mask;
6022         }
6023
6024         /* convert mask to number of pages */
6025         return ~accl_mask + 1;
6026 }
6027
6028 /* Find the lowest pfn for a node */
6029 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6030 {
6031         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6032         unsigned long start_pfn;
6033         int i;
6034
6035         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6036                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6037
6038         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6039                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6040                 return 0;
6041         }
6042
6043         return min_pfn;
6044 }
6045
6046 /**
6047  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6048  *
6049  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6050  * memblock_set_node().
6051  */
6052 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6053 {
6054         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6055 }
6056
6057 /*
6058  * early_calculate_totalpages()
6059  * Sum pages in active regions for movable zone.
6060  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6061  */
6062 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6063 {
6064         unsigned long totalpages = 0;
6065         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6066         int i, nid;
6067
6068         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6069                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6070
6071                 totalpages += pages;
6072                 if (pages)
6073                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6074         }
6075         return totalpages;
6076 }
6077
6078 /*
6079  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6080  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6081  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6082  * others
6083  */
6084 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6085 {
6086         int i, nid;
6087         unsigned long usable_startpfn;
6088         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6089         /* save the state before borrow the nodemask */
6090         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6091         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6092         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6093         struct memblock_region *r;
6094
6095         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6096         find_usable_zone_for_movable();
6097
6098         /*
6099          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6100          * options.
6101          */
6102         if (movable_node_is_enabled()) {
6103                 for_each_memblock(memory, r) {
6104                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6105                                 continue;
6106
6107                         nid = r->nid;
6108
6109                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6110                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6111                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6112                                 usable_startpfn;
6113                 }
6114
6115                 goto out2;
6116         }
6117
6118         /*
6119          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6120          */
6121         if (mirrored_kernelcore) {
6122                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6123
6124                 for_each_memblock(memory, r) {
6125                         if (memblock_is_mirror(r))
6126                                 continue;
6127
6128                         nid = r->nid;
6129
6130                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6131
6132                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6133                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6134                                 continue;
6135                         }
6136
6137                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6138                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6139                                 usable_startpfn;
6140                 }
6141
6142                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6143                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6144
6145                 goto out2;
6146         }
6147
6148         /*
6149          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6150          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6151          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6152          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6153          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6154          * what movablecore would have allowed.
6155          */
6156         if (required_movablecore) {
6157                 unsigned long corepages;
6158
6159                 /*
6160                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6161                  * was requested by the user
6162                  */
6163                 required_movablecore =
6164                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6165                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6166                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6167
6168                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6169         }
6170
6171         /*
6172          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6173          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6174          */
6175         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6176                 goto out;
6177
6178         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6179         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6180
6181 restart:
6182         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6183         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6184         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6185                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6186
6187                 /*
6188                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6189                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6190                  * amount of memory for the kernel
6191                  */
6192                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6193                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6194
6195                 /*
6196                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6197                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6198                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6199                  */
6200                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6201
6202                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6203                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6204                         unsigned long size_pages;
6205
6206                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6207                         if (start_pfn >= end_pfn)
6208                                 continue;
6209
6210                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6211                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6212                                 unsigned long kernel_pages;
6213                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6214                                                                 - start_pfn;
6215
6216                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6217                                                         kernelcore_remaining);
6218                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6219                                                         required_kernelcore);
6220
6221                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6222                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6223
6224                                         /*
6225                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6226                                          * that if we have to rebalance
6227                                          * kernelcore across nodes, we will
6228                                          * not double account here
6229                                          */
6230                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6231                                         continue;
6232                                 }
6233                                 start_pfn = usable_startpfn;
6234                         }
6235
6236                         /*
6237                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6238                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6239                          * number of pages used as kernelcore
6240                          */
6241                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6242                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6243                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6244                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6245
6246                         /*
6247                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6248                          * break if the kernelcore for this node has been
6249                          * satisfied
6250                          */
6251                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6252                                                                 size_pages);
6253                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6254                         if (!kernelcore_remaining)
6255                                 break;
6256                 }
6257         }
6258
6259         /*
6260          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6261          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6262          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6263          * satisfied
6264          */
6265         usable_nodes--;
6266         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6267                 goto restart;
6268
6269 out2:
6270         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6271         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6272                 zone_movable_pfn[nid] =
6273                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6274
6275 out:
6276         /* restore the node_state */
6277         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6278 }
6279
6280 /* Any regular or high memory on that node ? */
6281 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6282 {
6283         enum zone_type zone_type;
6284
6285         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6286                 return;
6287
6288         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6289                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6290                 if (populated_zone(zone)) {
6291                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6292                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6293                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6294                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6295                         break;
6296                 }
6297         }
6298 }
6299
6300 /**
6301  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6302  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6303  *
6304  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6305  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6306  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6307  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6308  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6309  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6310  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6311  * at arch_max_dma_pfn.
6312  */
6313 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6314 {
6315         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6316         int i, nid;
6317
6318         /* Record where the zone boundaries are */
6319         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6320                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6321         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6322                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6323
6324         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6325
6326         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6327                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6328                         continue;
6329
6330                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6331                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6332                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6333
6334                 start_pfn = end_pfn;
6335         }
6336         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6337         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6338
6339         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6340         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6341         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6342
6343         /* Print out the zone ranges */
6344         pr_info("Zone ranges:\n");
6345         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6346                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6347                         continue;
6348                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6349                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6350                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6351                         pr_cont("empty\n");
6352                 else
6353                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6354                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6355                                         << PAGE_SHIFT,
6356                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6357                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6358         }
6359
6360         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6361         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6362         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6363                 if (zone_movable_pfn[i])
6364                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6365                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6366         }
6367
6368         /* Print out the early node map */
6369         pr_info("Early memory node ranges\n");
6370         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6371                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6372                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6373                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6374
6375         /* Initialise every node */
6376         mminit_verify_pageflags_layout();
6377         setup_nr_node_ids();
6378         for_each_online_node(nid) {
6379                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6380                 free_area_init_node(nid, NULL,
6381                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6382
6383                 /* Any memory on that node */
6384                 if (pgdat->node_present_pages)
6385                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6386                 check_for_memory(pgdat, nid);
6387         }
6388 }
6389
6390 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6391 {
6392         unsigned long long coremem;
6393         if (!p)
6394                 return -EINVAL;
6395
6396         coremem = memparse(p, &p);
6397         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6398
6399         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6400         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6401
6402         return 0;
6403 }
6404
6405 /*
6406  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6407  * cannot be reclaimed or migrated.
6408  */
6409 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6410 {
6411         /* parse kernelcore=mirror */
6412         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6413                 mirrored_kernelcore = true;
6414                 return 0;
6415         }
6416
6417         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6418 }
6419
6420 /*
6421  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6422  * can be reclaimed or migrated.
6423  */
6424 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6425 {
6426         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6427 }
6428
6429 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6430 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6431
6432 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6433
6434 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6435 {
6436         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6437         page_zone(page)->managed_pages += count;
6438         totalram_pages += count;
6439 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6440         if (PageHighMem(page))
6441                 totalhigh_pages += count;
6442 #endif
6443         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6444 }
6445 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6446
6447 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6448 {
6449         void *pos;
6450         unsigned long pages = 0;
6451
6452         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6453         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6454         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6455                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6456                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6457                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6458         }
6459
6460         if (pages && s)
6461                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6462                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6463
6464         return pages;
6465 }
6466 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6467
6468 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6469 void free_highmem_page(struct page *page)
6470 {
6471         __free_reserved_page(page);
6472         totalram_pages++;
6473         page_zone(page)->managed_pages++;
6474         totalhigh_pages++;
6475 }
6476 #endif
6477
6478
6479 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6480 {
6481         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6482         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6483
6484         physpages = get_num_physpages();
6485         codesize = _etext - _stext;
6486         datasize = _edata - _sdata;
6487         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6488         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6489         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6490         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6491
6492         /*
6493          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6494          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6495          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6496          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6497          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6498          */
6499 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6500         do { \
6501                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6502                         size -= adj; \
6503         } while (0)
6504
6505         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6506                      _sinittext, init_code_size);
6507         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6508         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6509         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6510         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6511
6512 #undef  adj_init_size
6513
6514         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6515 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6516                 ", %luK highmem"
6517 #endif
6518                 "%s%s)\n",
6519                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6520                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6521                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6522                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6523                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6524                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6525 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6526                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6527 #endif
6528                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6529 }
6530
6531 /**
6532  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6533  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6534  *
6535  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6536  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6537  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6538  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6539  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6540  * smaller per-cpu batchsize.
6541  */
6542 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6543 {
6544         dma_reserve = new_dma_reserve;
6545 }
6546
6547 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6548 {
6549         free_area_init_node(0, zones_size,
6550                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6551 }
6552
6553 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6554                                  unsigned long action, void *hcpu)
6555 {
6556         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6557
6558         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6559                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6560                 drain_pages(cpu);
6561
6562                 /*
6563                  * Spill the event counters of the dead processor
6564                  * into the current processors event counters.
6565                  * This artificially elevates the count of the current
6566                  * processor.
6567                  */
6568                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6569
6570                 /*
6571                  * Zero the differential counters of the dead processor
6572                  * so that the vm statistics are consistent.
6573                  *
6574                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6575                  * race with what we are doing.
6576                  */
6577                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6578         }
6579         return NOTIFY_OK;
6580 }
6581
6582 void __init page_alloc_init(void)
6583 {
6584         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6585 }
6586
6587 /*
6588  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6589  *      or min_free_kbytes changes.
6590  */
6591 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6592 {
6593         struct pglist_data *pgdat;
6594         unsigned long reserve_pages = 0;
6595         enum zone_type i, j;
6596
6597         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6598
6599                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6600
6601                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6602                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6603                         long max = 0;
6604
6605                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6606                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6607                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6608                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6609                         }
6610
6611                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6612                         max += high_wmark_pages(zone);
6613
6614                         if (max > zone->managed_pages)
6615                                 max = zone->managed_pages;
6616
6617                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6618
6619                         reserve_pages += max;
6620                 }
6621         }
6622         totalreserve_pages = reserve_pages;
6623 }
6624
6625 /*
6626  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6627  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6628  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6629  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6630  */
6631 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6632 {
6633         struct pglist_data *pgdat;
6634         enum zone_type j, idx;
6635
6636         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6637                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6638                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6639                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6640
6641                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6642
6643                         idx = j;
6644                         while (idx) {
6645                                 struct zone *lower_zone;
6646
6647                                 idx--;
6648
6649                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6650                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6651
6652                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6653                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6654                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6655                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6656                         }
6657                 }
6658         }
6659
6660         /* update totalreserve_pages */
6661         calculate_totalreserve_pages();
6662 }
6663
6664 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6665 {
6666         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6667         unsigned long lowmem_pages = 0;
6668         struct zone *zone;
6669         unsigned long flags;
6670
6671         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6672         for_each_zone(zone) {
6673                 if (!is_highmem(zone))
6674                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6675         }
6676
6677         for_each_zone(zone) {
6678                 u64 tmp;
6679
6680                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6681                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6682                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6683                 if (is_highmem(zone)) {
6684                         /*
6685                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6686                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6687                          * value here.
6688                          *
6689                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6690                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6691                          * not be capped for highmem.
6692                          */
6693                         unsigned long min_pages;
6694
6695                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6696                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6697                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6698                 } else {
6699                         /*
6700                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6701                          * proportionate to the zone's size.
6702                          */
6703                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6704                 }
6705
6706                 /*
6707                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6708                  * scale factor in proportion to available memory, but
6709                  * ensure a minimum size on small systems.
6710                  */
6711                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6712                             mult_frac(zone->managed_pages,
6713                                       watermark_scale_factor, 10000));
6714
6715                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6716                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6717
6718                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6719         }
6720
6721         /* update totalreserve_pages */
6722         calculate_totalreserve_pages();
6723 }
6724
6725 /**
6726  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6727  * or when memory is hot-{added|removed}
6728  *
6729  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6730  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6731  */
6732 void setup_per_zone_wmarks(void)
6733 {
6734         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6735         __setup_per_zone_wmarks();
6736         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6737 }
6738
6739 /*
6740  * Initialise min_free_kbytes.
6741  *
6742  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6743  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6744  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6745  *
6746  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6747  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6748  *
6749  * which yields
6750  *
6751  * 16MB:        512k
6752  * 32MB:        724k
6753  * 64MB:        1024k
6754  * 128MB:       1448k
6755  * 256MB:       2048k
6756  * 512MB:       2896k
6757  * 1024MB:      4096k
6758  * 2048MB:      5792k
6759  * 4096MB:      8192k
6760  * 8192MB:      11584k
6761  * 16384MB:     16384k
6762  */
6763 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6764 {
6765         unsigned long lowmem_kbytes;
6766         int new_min_free_kbytes;
6767
6768         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6769         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6770
6771         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6772                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6773                 if (min_free_kbytes < 128)
6774                         min_free_kbytes = 128;
6775                 if (min_free_kbytes > 65536)
6776                         min_free_kbytes = 65536;
6777         } else {
6778                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6779                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6780         }
6781         setup_per_zone_wmarks();
6782         refresh_zone_stat_thresholds();
6783         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6784
6785 #ifdef CONFIG_NUMA
6786         setup_min_unmapped_ratio();
6787         setup_min_slab_ratio();
6788 #endif
6789
6790         return 0;
6791 }
6792 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6793
6794 /*
6795  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6796  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6797  *      changes.
6798  */
6799 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6800         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6801 {
6802         int rc;
6803
6804         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6805         if (rc)
6806                 return rc;
6807
6808         if (write) {
6809                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6810                 setup_per_zone_wmarks();
6811         }
6812         return 0;
6813 }
6814
6815 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6816         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6817 {
6818         int rc;
6819
6820         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6821         if (rc)
6822                 return rc;
6823
6824         if (write)
6825                 setup_per_zone_wmarks();
6826
6827         return 0;
6828 }
6829
6830 #ifdef CONFIG_NUMA
6831 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6832 {
6833         pg_data_t *pgdat;
6834         struct zone *zone;
6835
6836         for_each_online_pgdat(pgdat)
6837                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6838
6839         for_each_zone(zone)
6840                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6841                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6842 }
6843
6844
6845 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6846         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6847 {
6848         int rc;
6849
6850         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6851         if (rc)
6852                 return rc;
6853
6854         setup_min_unmapped_ratio();
6855
6856         return 0;
6857 }
6858
6859 static void setup_min_slab_ratio(void)
6860 {
6861         pg_data_t *pgdat;
6862         struct zone *zone;
6863
6864         for_each_online_pgdat(pgdat)
6865                 pgdat->min_slab_pages = 0;
6866
6867         for_each_zone(zone)
6868                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
6869                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6870 }
6871
6872 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6873         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6874 {
6875         int rc;
6876
6877         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6878         if (rc)
6879                 return rc;
6880
6881         setup_min_slab_ratio();
6882
6883         return 0;
6884 }
6885 #endif
6886
6887 /*
6888  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6889  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6890  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6891  *
6892  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6893  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6894  * if in function of the boot time zone sizes.
6895  */
6896 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6897         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6898 {
6899         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6900         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6901         return 0;
6902 }
6903
6904 /*
6905  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6906  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6907  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6908  */
6909 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6910         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6911 {
6912         struct zone *zone;
6913         int old_percpu_pagelist_fraction;
6914         int ret;
6915
6916         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6917         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6918
6919         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6920         if (!write || ret < 0)
6921                 goto out;
6922
6923         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6924         if (percpu_pagelist_fraction &&
6925             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6926                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6927                 ret = -EINVAL;
6928                 goto out;
6929         }
6930
6931         /* No change? */
6932         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6933                 goto out;
6934
6935         for_each_populated_zone(zone) {
6936                 unsigned int cpu;
6937
6938                 for_each_possible_cpu(cpu)
6939                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6940                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6941         }
6942 out:
6943         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6944         return ret;
6945 }
6946
6947 #ifdef CONFIG_NUMA
6948 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6949
6950 static int __init set_hashdist(char *str)
6951 {
6952         if (!str)
6953                 return 0;
6954         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6955         return 1;
6956 }
6957 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6958 #endif
6959
6960 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
6961 /*
6962  * Returns the number of pages that arch has reserved but
6963  * is not known to alloc_large_system_hash().
6964  */
6965 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
6966 {
6967         return 0;
6968 }
6969 #endif
6970
6971 /*
6972  * allocate a large system hash table from bootmem
6973  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6974  *   quantity of entries
6975  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6976  */
6977 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6978                                      unsigned long bucketsize,
6979                                      unsigned long numentries,
6980                                      int scale,
6981                                      int flags,
6982                                      unsigned int *_hash_shift,
6983                                      unsigned int *_hash_mask,
6984                                      unsigned long low_limit,
6985                                      unsigned long high_limit)
6986 {
6987         unsigned long long max = high_limit;
6988         unsigned long log2qty, size;
6989         void *table = NULL;
6990
6991         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6992         if (!numentries) {
6993                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6994                 numentries = nr_kernel_pages;
6995                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
6996
6997                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6998                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6999                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7000
7001                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7002                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7003                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7004                 else
7005                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7006
7007                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7008                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7009                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7010                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7011                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7012                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7013                                 BUG_ON(!numentries);
7014                         }
7015                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7016                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7017         }
7018         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7019
7020         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7021         if (max == 0) {
7022                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7023                 do_div(max, bucketsize);
7024         }
7025         max = min(max, 0x80000000ULL);
7026
7027         if (numentries < low_limit)
7028                 numentries = low_limit;
7029         if (numentries > max)
7030                 numentries = max;
7031
7032         log2qty = ilog2(numentries);
7033
7034         do {
7035                 size = bucketsize << log2qty;
7036                 if (flags & HASH_EARLY)
7037                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7038                 else if (hashdist)
7039                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7040                 else {
7041                         /*
7042                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7043                          * some pages at the end of hash table which
7044                          * alloc_pages_exact() automatically does
7045                          */
7046                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7047                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7048                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7049                         }
7050                 }
7051         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7052
7053         if (!table)
7054                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7055
7056         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7057                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7058
7059         if (_hash_shift)
7060                 *_hash_shift = log2qty;
7061         if (_hash_mask)
7062                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7063
7064         return table;
7065 }
7066
7067 /*
7068  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7069  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7070  *
7071  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7072  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7073  * expect this function should be exact.
7074  */
7075 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7076                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7077 {
7078         unsigned long pfn, iter, found;
7079         int mt;
7080
7081         /*
7082          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7083          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7084          */
7085         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7086                 return false;
7087         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7088         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7089                 return false;
7090
7091         pfn = page_to_pfn(page);
7092         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7093                 unsigned long check = pfn + iter;
7094
7095                 if (!pfn_valid_within(check))
7096                         continue;
7097
7098                 page = pfn_to_page(check);
7099
7100                 /*
7101                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7102                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7103                  * handle each tail page individually in migration.
7104                  */
7105                 if (PageHuge(page)) {
7106                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7107                         continue;
7108                 }
7109
7110                 /*
7111                  * We can't use page_count without pin a page
7112                  * because another CPU can free compound page.
7113                  * This check already skips compound tails of THP
7114                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7115                  */
7116                 if (!page_ref_count(page)) {
7117                         if (PageBuddy(page))
7118                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7119                         continue;
7120                 }
7121
7122                 /*
7123                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7124                  * page_count() is not 0.
7125                  */
7126                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7127                         continue;
7128
7129                 if (!PageLRU(page))
7130                         found++;
7131                 /*
7132                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7133                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7134                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7135                  */
7136                 /*
7137                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7138                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7139                  *
7140                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7141                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7142                  * page at boot.
7143                  */
7144                 if (found > count)
7145                         return true;
7146         }
7147         return false;
7148 }
7149
7150 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7151 {
7152         struct zone *zone;
7153         unsigned long pfn;
7154
7155         /*
7156          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7157          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7158          * the zone but still within the section.
7159          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7160          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7161          */
7162         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7163                 return false;
7164
7165         zone = page_zone(page);
7166         pfn = page_to_pfn(page);
7167         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7168                 return false;
7169
7170         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7171 }
7172
7173 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7174
7175 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7176 {
7177         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7178                              pageblock_nr_pages) - 1);
7179 }
7180
7181 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7182 {
7183         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7184                                 pageblock_nr_pages));
7185 }
7186
7187 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7188 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7189                                         unsigned long start, unsigned long end)
7190 {
7191         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7192         unsigned long nr_reclaimed;
7193         unsigned long pfn = start;
7194         unsigned int tries = 0;
7195         int ret = 0;
7196
7197         migrate_prep();
7198
7199         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7200                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7201                         ret = -EINTR;
7202                         break;
7203                 }
7204
7205                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7206                         cc->nr_migratepages = 0;
7207                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7208                         if (!pfn) {
7209                                 ret = -EINTR;
7210                                 break;
7211                         }
7212                         tries = 0;
7213                 } else if (++tries == 5) {
7214                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7215                         break;
7216                 }
7217
7218                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7219                                                         &cc->migratepages);
7220                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7221
7222                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7223                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7224         }
7225         if (ret < 0) {
7226                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7227                 return ret;
7228         }
7229         return 0;
7230 }
7231
7232 /**
7233  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7234  * @start:      start PFN to allocate
7235  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7236  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7237  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7238  *                      in range must have the same migratetype and it must
7239  *                      be either of the two.
7240  *
7241  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7242  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7243  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7244  * pages fall in.
7245  *
7246  * The PFN range must belong to a single zone.
7247  *
7248  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7249  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7250  * need to be freed with free_contig_range().
7251  */
7252 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7253                        unsigned migratetype)
7254 {
7255         unsigned long outer_start, outer_end;
7256         unsigned int order;
7257         int ret = 0;
7258
7259         struct compact_control cc = {
7260                 .nr_migratepages = 0,
7261                 .order = -1,
7262                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7263                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7264                 .ignore_skip_hint = true,
7265         };
7266         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7267
7268         /*
7269          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7270          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7271          * have different sizes, and due to the way page allocator
7272          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7273          * that page allocator won't try to merge buddies from
7274          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7275          * other migration type.
7276          *
7277          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7278          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7279          * we are interested in).  This will put all the pages in
7280          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7281          *
7282          * When this is done, we take the pages in range from page
7283          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7284          * page allocator will never consider using them.
7285          *
7286          * This lets us mark the pageblocks back as
7287          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7288          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7289          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7290          */
7291
7292         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7293                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7294                                        false);
7295         if (ret)
7296                 return ret;
7297
7298         /*
7299          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7300          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
7301          * which will report the busy page.
7302          *
7303          * It is possible that busy pages could become available before
7304          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
7305          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
7306          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
7307          */
7308         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7309         if (ret && ret != -EBUSY)
7310                 goto done;
7311         ret =0;
7312
7313         /*
7314          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7315          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7316          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7317          * What we are going to do is to allocate all pages from
7318          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7319          *
7320          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7321          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7322          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7323          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7324          * once this is done free the pages we are not interested in.
7325          *
7326          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7327          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7328          */
7329
7330         lru_add_drain_all();
7331         drain_all_pages(cc.zone);
7332
7333         order = 0;
7334         outer_start = start;
7335         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7336                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7337                         outer_start = start;
7338                         break;
7339                 }
7340                 outer_start &= ~0UL << order;
7341         }
7342
7343         if (outer_start != start) {
7344                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7345
7346                 /*
7347                  * outer_start page could be small order buddy page and
7348                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7349                  * in this case to report failed page properly
7350                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7351                  */
7352                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7353                         outer_start = start;
7354         }
7355
7356         /* Make sure the range is really isolated. */
7357         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7358                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7359                         __func__, outer_start, end);
7360                 ret = -EBUSY;
7361                 goto done;
7362         }
7363
7364         /* Grab isolated pages from freelists. */
7365         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7366         if (!outer_end) {
7367                 ret = -EBUSY;
7368                 goto done;
7369         }
7370
7371         /* Free head and tail (if any) */
7372         if (start != outer_start)
7373                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7374         if (end != outer_end)
7375                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7376
7377 done:
7378         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7379                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7380         return ret;
7381 }
7382
7383 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7384 {
7385         unsigned int count = 0;
7386
7387         for (; nr_pages--; pfn++) {
7388                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7389
7390                 count += page_count(page) != 1;
7391                 __free_page(page);
7392         }
7393         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7394 }
7395 #endif
7396
7397 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7398 /*
7399  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7400  * page high values need to be recalulated.
7401  */
7402 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7403 {
7404         unsigned cpu;
7405         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7406         for_each_possible_cpu(cpu)
7407                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7408                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7409         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7410 }
7411 #endif
7412
7413 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7414 {
7415         unsigned long flags;
7416         int cpu;
7417         struct per_cpu_pageset *pset;
7418
7419         /* avoid races with drain_pages()  */
7420         local_irq_save(flags);
7421         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7422                 for_each_online_cpu(cpu) {
7423                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7424                         drain_zonestat(zone, pset);
7425                 }
7426                 free_percpu(zone->pageset);
7427                 zone->pageset = &boot_pageset;
7428         }
7429         local_irq_restore(flags);
7430 }
7431
7432 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7433 /*
7434  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7435  * before calling this.
7436  */
7437 void
7438 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7439 {
7440         struct page *page;
7441         struct zone *zone;
7442         unsigned int order, i;
7443         unsigned long pfn;
7444         unsigned long flags;
7445         /* find the first valid pfn */
7446         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7447                 if (pfn_valid(pfn))
7448                         break;
7449         if (pfn == end_pfn)
7450                 return;
7451         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7452         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7453         pfn = start_pfn;
7454         while (pfn < end_pfn) {
7455                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7456                         pfn++;
7457                         continue;
7458                 }
7459                 page = pfn_to_page(pfn);
7460                 /*
7461                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7462                  * page_count() is not 0.
7463                  */
7464                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7465                         pfn++;
7466                         SetPageReserved(page);
7467                         continue;
7468                 }
7469
7470                 BUG_ON(page_count(page));
7471                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7472                 order = page_order(page);
7473 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7474                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7475                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7476 #endif
7477                 list_del(&page->lru);
7478                 rmv_page_order(page);
7479                 zone->free_area[order].nr_free--;
7480                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7481                         SetPageReserved((page+i));
7482                 pfn += (1 << order);
7483         }
7484         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7485 }
7486 #endif
7487
7488 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7489 {
7490         struct zone *zone = page_zone(page);
7491         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7492         unsigned long flags;
7493         unsigned int order;
7494
7495         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7496         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7497                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7498
7499                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7500                         break;
7501         }
7502         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7503
7504         return order < MAX_ORDER;
7505 }