25409714160e4270911744a1275c98cb4e258104
[cascardo/linux.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/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65
66 #include <asm/sections.h>
67 #include <asm/tlbflush.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include "internal.h"
70
71 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
72 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
73 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
74
75 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
76 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
77 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
78 #endif
79
80 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
81 /*
82  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
83  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
84  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
85  * defined in <linux/topology.h>.
86  */
87 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
88 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
89 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
90 #endif
91
92 /*
93  * Array of node states.
94  */
95 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
96         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
97         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifndef CONFIG_NUMA
99         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
104         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif
106         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
107 #endif  /* NUMA */
108 };
109 EXPORT_SYMBOL(node_states);
110
111 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
112 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
113
114 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
117
118 int percpu_pagelist_fraction;
119 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
120
121 /*
122  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
123  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
124  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
125  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
126  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
127  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
128  */
129 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
130 {
131         return page->index;
132 }
133
134 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
135 {
136         page->index = migratetype;
137 }
138
139 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
140 /*
141  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
142  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
143  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
144  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
145  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
146  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
147  */
148
149 static gfp_t saved_gfp_mask;
150
151 void pm_restore_gfp_mask(void)
152 {
153         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
154         if (saved_gfp_mask) {
155                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
156                 saved_gfp_mask = 0;
157         }
158 }
159
160 void pm_restrict_gfp_mask(void)
161 {
162         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
163         WARN_ON(saved_gfp_mask);
164         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
165         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
166 }
167
168 bool pm_suspended_storage(void)
169 {
170         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
171                 return false;
172         return true;
173 }
174 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
175
176 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
177 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
178 #endif
179
180 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
181
182 /*
183  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
184  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
185  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
186  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
187  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
188  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
189  *
190  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
191  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
192  */
193 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          256,
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          256,
199 #endif
200 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
201          32,
202 #endif
203          32,
204 };
205
206 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
207
208 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
210          "DMA",
211 #endif
212 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
213          "DMA32",
214 #endif
215          "Normal",
216 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
217          "HighMem",
218 #endif
219          "Movable",
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
221          "Device",
222 #endif
223 };
224
225 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
226         NULL,
227         free_compound_page,
228 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
229         free_huge_page,
230 #endif
231 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
232         free_transhuge_page,
233 #endif
234 };
235
236 int min_free_kbytes = 1024;
237 int user_min_free_kbytes = -1;
238
239 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
240 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
241 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
242
243 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
244 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
245 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
246 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
247 static unsigned long __initdata required_movablecore;
248 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
249
250 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
251 int movable_zone;
252 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
253 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
254
255 #if MAX_NUMNODES > 1
256 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
257 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
258 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
259 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
260 #endif
261
262 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
263
264 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
265 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
266 {
267         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
268 }
269
270 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
271 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
272 {
273         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
274                 return true;
275
276         return false;
277 }
278
279 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
280 {
281         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
282                 return true;
283
284         return false;
285 }
286
287 /*
288  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
289  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
290  */
291 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
292                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
293                                 unsigned long *nr_initialised)
294 {
295         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
296         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
297                 return true;
298
299         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
300         (*nr_initialised)++;
301         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
302             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
303                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
304                 return false;
305         }
306
307         return true;
308 }
309 #else
310 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
311 {
312 }
313
314 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
315 {
316         return false;
317 }
318
319 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
320 {
321         return false;
322 }
323
324 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
325                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
326                                 unsigned long *nr_initialised)
327 {
328         return true;
329 }
330 #endif
331
332
333 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
334 {
335         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
336                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
337                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
338
339         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
340                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
341 }
342
343 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
344 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
345 {
346         int ret = 0;
347         unsigned seq;
348         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
349         unsigned long sp, start_pfn;
350
351         do {
352                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
353                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
354                 sp = zone->spanned_pages;
355                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
356                         ret = 1;
357         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
358
359         if (ret)
360                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
361                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
362                         start_pfn, start_pfn + sp);
363
364         return ret;
365 }
366
367 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
368 {
369         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
370                 return 0;
371         if (zone != page_zone(page))
372                 return 0;
373
374         return 1;
375 }
376 /*
377  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
378  */
379 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
380 {
381         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
382                 return 1;
383         if (!page_is_consistent(zone, page))
384                 return 1;
385
386         return 0;
387 }
388 #else
389 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
390 {
391         return 0;
392 }
393 #endif
394
395 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
396                 unsigned long bad_flags)
397 {
398         static unsigned long resume;
399         static unsigned long nr_shown;
400         static unsigned long nr_unshown;
401
402         /* Don't complain about poisoned pages */
403         if (PageHWPoison(page)) {
404                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
405                 return;
406         }
407
408         /*
409          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
410          * or allow a steady drip of one report per second.
411          */
412         if (nr_shown == 60) {
413                 if (time_before(jiffies, resume)) {
414                         nr_unshown++;
415                         goto out;
416                 }
417                 if (nr_unshown) {
418                         printk(KERN_ALERT
419                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
420                                 nr_unshown);
421                         nr_unshown = 0;
422                 }
423                 nr_shown = 0;
424         }
425         if (nr_shown++ == 0)
426                 resume = jiffies + 60 * HZ;
427
428         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
429                 current->comm, page_to_pfn(page));
430         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
431
432         print_modules();
433         dump_stack();
434 out:
435         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
436         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
437         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
438 }
439
440 /*
441  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
442  *
443  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
444  *
445  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
446  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
447  *
448  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
449  * page destructors. See compound_page_dtors.
450  *
451  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
452  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
453  */
454
455 void free_compound_page(struct page *page)
456 {
457         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
458 }
459
460 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
461 {
462         int i;
463         int nr_pages = 1 << order;
464
465         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
466         set_compound_order(page, order);
467         __SetPageHead(page);
468         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
469                 struct page *p = page + i;
470                 set_page_count(p, 0);
471                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
472                 set_compound_head(p, page);
473         }
474         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
475 }
476
477 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
478 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
479 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
480 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
481
482 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
483 {
484         if (!buf)
485                 return -EINVAL;
486
487         if (strcmp(buf, "on") == 0)
488                 _debug_pagealloc_enabled = true;
489
490         return 0;
491 }
492 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
493
494 static bool need_debug_guardpage(void)
495 {
496         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
497         if (!debug_pagealloc_enabled())
498                 return false;
499
500         return true;
501 }
502
503 static void init_debug_guardpage(void)
504 {
505         if (!debug_pagealloc_enabled())
506                 return;
507
508         _debug_guardpage_enabled = true;
509 }
510
511 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
512         .need = need_debug_guardpage,
513         .init = init_debug_guardpage,
514 };
515
516 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
517 {
518         unsigned long res;
519
520         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
521                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
522                 return 0;
523         }
524         _debug_guardpage_minorder = res;
525         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
526         return 0;
527 }
528 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
529
530 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
531                                 unsigned int order, int migratetype)
532 {
533         struct page_ext *page_ext;
534
535         if (!debug_guardpage_enabled())
536                 return;
537
538         page_ext = lookup_page_ext(page);
539         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
540
541         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
542         set_page_private(page, order);
543         /* Guard pages are not available for any usage */
544         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
545 }
546
547 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
548                                 unsigned int order, int migratetype)
549 {
550         struct page_ext *page_ext;
551
552         if (!debug_guardpage_enabled())
553                 return;
554
555         page_ext = lookup_page_ext(page);
556         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
557
558         set_page_private(page, 0);
559         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
560                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
561 }
562 #else
563 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
564 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
565                                 unsigned int order, int migratetype) {}
566 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
567                                 unsigned int order, int migratetype) {}
568 #endif
569
570 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
571 {
572         set_page_private(page, order);
573         __SetPageBuddy(page);
574 }
575
576 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
577 {
578         __ClearPageBuddy(page);
579         set_page_private(page, 0);
580 }
581
582 /*
583  * This function checks whether a page is free && is the buddy
584  * we can do coalesce a page and its buddy if
585  * (a) the buddy is not in a hole &&
586  * (b) the buddy is in the buddy system &&
587  * (c) a page and its buddy have the same order &&
588  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
589  *
590  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
591  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
592  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
593  * serialized by zone->lock.
594  *
595  * For recording page's order, we use page_private(page).
596  */
597 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
598                                                         unsigned int order)
599 {
600         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
601                 return 0;
602
603         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
604                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
605                         return 0;
606
607                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
608
609                 return 1;
610         }
611
612         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
613                 /*
614                  * zone check is done late to avoid uselessly
615                  * calculating zone/node ids for pages that could
616                  * never merge.
617                  */
618                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
619                         return 0;
620
621                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
622
623                 return 1;
624         }
625         return 0;
626 }
627
628 /*
629  * Freeing function for a buddy system allocator.
630  *
631  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
632  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
633  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
634  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
635  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
636  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
637  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
638  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
639  * parts of the VM system.
640  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
641  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
642  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
643  * field.
644  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
645  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
646  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
647  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
648  * triggers coalescing into a block of larger size.
649  *
650  * -- nyc
651  */
652
653 static inline void __free_one_page(struct page *page,
654                 unsigned long pfn,
655                 struct zone *zone, unsigned int order,
656                 int migratetype)
657 {
658         unsigned long page_idx;
659         unsigned long combined_idx;
660         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
661         struct page *buddy;
662         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
663
664         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
665         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
666
667         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
668         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
669                 /*
670                  * We restrict max order of merging to prevent merge
671                  * between freepages on isolate pageblock and normal
672                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
673                  * could cause incorrect freepage accounting.
674                  */
675                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
676         } else {
677                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
678         }
679
680         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
681
682         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
683         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
684
685         while (order < max_order - 1) {
686                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
687                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
688                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
689                         break;
690                 /*
691                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
692                  * merge with it and move up one order.
693                  */
694                 if (page_is_guard(buddy)) {
695                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
696                 } else {
697                         list_del(&buddy->lru);
698                         zone->free_area[order].nr_free--;
699                         rmv_page_order(buddy);
700                 }
701                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
702                 page = page + (combined_idx - page_idx);
703                 page_idx = combined_idx;
704                 order++;
705         }
706         set_page_order(page, order);
707
708         /*
709          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
710          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
711          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
712          * that is happening, add the free page to the tail of the list
713          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
714          * as a higher order page
715          */
716         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
717                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
718                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
719                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
720                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
721                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
722                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
723                         list_add_tail(&page->lru,
724                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
725                         goto out;
726                 }
727         }
728
729         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
730 out:
731         zone->free_area[order].nr_free++;
732 }
733
734 static inline int free_pages_check(struct page *page)
735 {
736         const char *bad_reason = NULL;
737         unsigned long bad_flags = 0;
738
739         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
740                 bad_reason = "nonzero mapcount";
741         if (unlikely(page->mapping != NULL))
742                 bad_reason = "non-NULL mapping";
743         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
744                 bad_reason = "nonzero _count";
745         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
746                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
747                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
748         }
749 #ifdef CONFIG_MEMCG
750         if (unlikely(page->mem_cgroup))
751                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
752 #endif
753         if (unlikely(bad_reason)) {
754                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
755                 return 1;
756         }
757         page_cpupid_reset_last(page);
758         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
759                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
760         return 0;
761 }
762
763 /*
764  * Frees a number of pages from the PCP lists
765  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
766  * count is the number of pages to free.
767  *
768  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
769  * see if this freeing clears that state.
770  *
771  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
772  * pinned" detection logic.
773  */
774 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
775                                         struct per_cpu_pages *pcp)
776 {
777         int migratetype = 0;
778         int batch_free = 0;
779         int to_free = count;
780         unsigned long nr_scanned;
781
782         spin_lock(&zone->lock);
783         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
784         if (nr_scanned)
785                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
786
787         while (to_free) {
788                 struct page *page;
789                 struct list_head *list;
790
791                 /*
792                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
793                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
794                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
795                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
796                  * lists
797                  */
798                 do {
799                         batch_free++;
800                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
801                                 migratetype = 0;
802                         list = &pcp->lists[migratetype];
803                 } while (list_empty(list));
804
805                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
806                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
807                         batch_free = to_free;
808
809                 do {
810                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
811
812                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
813                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
814                         list_del(&page->lru);
815
816                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
817                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
818                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
819                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
820                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
821                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
822
823                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
824                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
825                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
826         }
827         spin_unlock(&zone->lock);
828 }
829
830 static void free_one_page(struct zone *zone,
831                                 struct page *page, unsigned long pfn,
832                                 unsigned int order,
833                                 int migratetype)
834 {
835         unsigned long nr_scanned;
836         spin_lock(&zone->lock);
837         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
838         if (nr_scanned)
839                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
840
841         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
842                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
843                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
844         }
845         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
846         spin_unlock(&zone->lock);
847 }
848
849 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
850 {
851         int ret = 1;
852
853         /*
854          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
855          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
856          */
857         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
858
859         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
860                 ret = 0;
861                 goto out;
862         }
863         switch (page - head_page) {
864         case 1:
865                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
866                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
867                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
868                         goto out;
869                 }
870                 break;
871         case 2:
872                 /*
873                  * the second tail page: ->mapping is
874                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
875                  */
876                 break;
877         default:
878                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
879                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
880                         goto out;
881                 }
882                 break;
883         }
884         if (unlikely(!PageTail(page))) {
885                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
886                 goto out;
887         }
888         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
889                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
890                 goto out;
891         }
892         ret = 0;
893 out:
894         page->mapping = NULL;
895         clear_compound_head(page);
896         return ret;
897 }
898
899 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
900                                 unsigned long zone, int nid)
901 {
902         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
903         init_page_count(page);
904         page_mapcount_reset(page);
905         page_cpupid_reset_last(page);
906
907         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
908 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
909         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
910         if (!is_highmem_idx(zone))
911                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
912 #endif
913 }
914
915 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
916                                         int nid)
917 {
918         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
919 }
920
921 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
922 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
923 {
924         pg_data_t *pgdat;
925         int nid, zid;
926
927         if (!early_page_uninitialised(pfn))
928                 return;
929
930         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
931         pgdat = NODE_DATA(nid);
932
933         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
934                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
935
936                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
937                         break;
938         }
939         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
940 }
941 #else
942 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
943 {
944 }
945 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
946
947 /*
948  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
949  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
950  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
951  * sent to the buddy page allocator.
952  */
953 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
954 {
955         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
956         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
957
958         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
959                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
960                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
961
962                         init_reserved_page(start_pfn);
963
964                         /* Avoid false-positive PageTail() */
965                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
966
967                         SetPageReserved(page);
968                 }
969         }
970 }
971
972 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
973 {
974         bool compound = PageCompound(page);
975         int i, bad = 0;
976
977         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
978         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
979
980         trace_mm_page_free(page, order);
981         kmemcheck_free_shadow(page, order);
982         kasan_free_pages(page, order);
983
984         if (PageAnon(page))
985                 page->mapping = NULL;
986         bad += free_pages_check(page);
987         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
988                 if (compound)
989                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
990                 bad += free_pages_check(page + i);
991         }
992         if (bad)
993                 return false;
994
995         reset_page_owner(page, order);
996
997         if (!PageHighMem(page)) {
998                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
999                                            PAGE_SIZE << order);
1000                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1001                                            PAGE_SIZE << order);
1002         }
1003         arch_free_page(page, order);
1004         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1005
1006         return true;
1007 }
1008
1009 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1010 {
1011         unsigned long flags;
1012         int migratetype;
1013         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1014
1015         if (!free_pages_prepare(page, order))
1016                 return;
1017
1018         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1019         local_irq_save(flags);
1020         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1021         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1022         local_irq_restore(flags);
1023 }
1024
1025 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1026                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1027 {
1028         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1029         struct page *p = page;
1030         unsigned int loop;
1031
1032         prefetchw(p);
1033         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1034                 prefetchw(p + 1);
1035                 __ClearPageReserved(p);
1036                 set_page_count(p, 0);
1037         }
1038         __ClearPageReserved(p);
1039         set_page_count(p, 0);
1040
1041         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1042         set_page_refcounted(page);
1043         __free_pages(page, order);
1044 }
1045
1046 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1047         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1048
1049 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1050
1051 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1052 {
1053         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1054         int nid;
1055
1056         spin_lock(&early_pfn_lock);
1057         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1058         if (nid < 0)
1059                 nid = 0;
1060         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1061
1062         return nid;
1063 }
1064 #endif
1065
1066 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1067 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1068                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1069 {
1070         int nid;
1071
1072         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1073         if (nid >= 0 && nid != node)
1074                 return false;
1075         return true;
1076 }
1077
1078 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1079 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1080 {
1081         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1082 }
1083
1084 #else
1085
1086 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1087 {
1088         return true;
1089 }
1090 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1091                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1092 {
1093         return true;
1094 }
1095 #endif
1096
1097
1098 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1099                                                         unsigned int order)
1100 {
1101         if (early_page_uninitialised(pfn))
1102                 return;
1103         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1104 }
1105
1106 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1107 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1108                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1109 {
1110         int i;
1111
1112         if (!page)
1113                 return;
1114
1115         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1116         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1117             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1118                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1119                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1120                 return;
1121         }
1122
1123         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1124                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1125 }
1126
1127 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1128 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1129 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1130
1131 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1132 {
1133         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1134                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1135 }
1136
1137 /* Initialise remaining memory on a node */
1138 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1139 {
1140         pg_data_t *pgdat = data;
1141         int nid = pgdat->node_id;
1142         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1143         unsigned long start = jiffies;
1144         unsigned long nr_pages = 0;
1145         unsigned long walk_start, walk_end;
1146         int i, zid;
1147         struct zone *zone;
1148         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1149         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1150
1151         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1152                 pgdat_init_report_one_done();
1153                 return 0;
1154         }
1155
1156         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1157         if (!cpumask_empty(cpumask))
1158                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1159
1160         /* Sanity check boundaries */
1161         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1162         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1163         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1164
1165         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1166         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1167                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1168                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1169                         break;
1170         }
1171
1172         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1173                 unsigned long pfn, end_pfn;
1174                 struct page *page = NULL;
1175                 struct page *free_base_page = NULL;
1176                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1177                 int nr_to_free = 0;
1178
1179                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1180                 pfn = first_init_pfn;
1181                 if (pfn < walk_start)
1182                         pfn = walk_start;
1183                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1184                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1185
1186                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1187                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1188                                 goto free_range;
1189
1190                         /*
1191                          * Ensure pfn_valid is checked every
1192                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1193                          */
1194                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1195                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1196                                         page = NULL;
1197                                         goto free_range;
1198                                 }
1199                         }
1200
1201                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1202                                 page = NULL;
1203                                 goto free_range;
1204                         }
1205
1206                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1207                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1208                                 page++;
1209                         } else {
1210                                 nr_pages += nr_to_free;
1211                                 deferred_free_range(free_base_page,
1212                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1213                                 free_base_page = NULL;
1214                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1215
1216                                 page = pfn_to_page(pfn);
1217                                 cond_resched();
1218                         }
1219
1220                         if (page->flags) {
1221                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1222                                 goto free_range;
1223                         }
1224
1225                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1226                         if (!free_base_page) {
1227                                 free_base_page = page;
1228                                 free_base_pfn = pfn;
1229                                 nr_to_free = 0;
1230                         }
1231                         nr_to_free++;
1232
1233                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1234                         continue;
1235 free_range:
1236                         /* Free the current block of pages to allocator */
1237                         nr_pages += nr_to_free;
1238                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1239                                                                 nr_to_free);
1240                         free_base_page = NULL;
1241                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1242                 }
1243
1244                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1245         }
1246
1247         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1248         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1249
1250         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1251                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1252
1253         pgdat_init_report_one_done();
1254         return 0;
1255 }
1256
1257 void __init page_alloc_init_late(void)
1258 {
1259         int nid;
1260
1261         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1262         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1263         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1264                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1265         }
1266
1267         /* Block until all are initialised */
1268         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1269
1270         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1271         files_maxfiles_init();
1272 }
1273 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1274
1275 #ifdef CONFIG_CMA
1276 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1277 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1278 {
1279         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1280         struct page *p = page;
1281
1282         do {
1283                 __ClearPageReserved(p);
1284                 set_page_count(p, 0);
1285         } while (++p, --i);
1286
1287         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1288
1289         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1290                 i = pageblock_nr_pages;
1291                 p = page;
1292                 do {
1293                         set_page_refcounted(p);
1294                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1295                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1296                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1297         } else {
1298                 set_page_refcounted(page);
1299                 __free_pages(page, pageblock_order);
1300         }
1301
1302         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1303 }
1304 #endif
1305
1306 /*
1307  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1308  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1309  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1310  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1311  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1312  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1313  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1314  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1315  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1316  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1317  *
1318  * -- nyc
1319  */
1320 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1321         int low, int high, struct free_area *area,
1322         int migratetype)
1323 {
1324         unsigned long size = 1 << high;
1325
1326         while (high > low) {
1327                 area--;
1328                 high--;
1329                 size >>= 1;
1330                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1331
1332                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1333                         debug_guardpage_enabled() &&
1334                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1335                         /*
1336                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1337                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1338                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1339                          * pages will stay not present in virtual address space
1340                          */
1341                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1342                         continue;
1343                 }
1344                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1345                 area->nr_free++;
1346                 set_page_order(&page[size], high);
1347         }
1348 }
1349
1350 /*
1351  * This page is about to be returned from the page allocator
1352  */
1353 static inline int check_new_page(struct page *page)
1354 {
1355         const char *bad_reason = NULL;
1356         unsigned long bad_flags = 0;
1357
1358         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1359                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1360         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1361                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1362         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1363                 bad_reason = "nonzero _count";
1364         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1365                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1366                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1367         }
1368         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1369                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1370                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1371         }
1372 #ifdef CONFIG_MEMCG
1373         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1374                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1375 #endif
1376         if (unlikely(bad_reason)) {
1377                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1378                 return 1;
1379         }
1380         return 0;
1381 }
1382
1383 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1384                                                                 int alloc_flags)
1385 {
1386         int i;
1387
1388         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1389                 struct page *p = page + i;
1390                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1391                         return 1;
1392         }
1393
1394         set_page_private(page, 0);
1395         set_page_refcounted(page);
1396
1397         arch_alloc_page(page, order);
1398         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1399         kasan_alloc_pages(page, order);
1400
1401         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1402                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1403                         clear_highpage(page + i);
1404
1405         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1406                 prep_compound_page(page, order);
1407
1408         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1409
1410         /*
1411          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1412          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1413          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1414          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1415          */
1416         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1417                 set_page_pfmemalloc(page);
1418         else
1419                 clear_page_pfmemalloc(page);
1420
1421         return 0;
1422 }
1423
1424 /*
1425  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1426  * the smallest available page from the freelists
1427  */
1428 static inline
1429 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1430                                                 int migratetype)
1431 {
1432         unsigned int current_order;
1433         struct free_area *area;
1434         struct page *page;
1435
1436         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1437         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1438                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1439                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1440                                                         struct page, lru);
1441                 if (!page)
1442                         continue;
1443                 list_del(&page->lru);
1444                 rmv_page_order(page);
1445                 area->nr_free--;
1446                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1447                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1448                 return page;
1449         }
1450
1451         return NULL;
1452 }
1453
1454
1455 /*
1456  * This array describes the order lists are fallen back to when
1457  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1458  */
1459 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1460         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1461         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1462         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1463 #ifdef CONFIG_CMA
1464         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1465 #endif
1466 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1467         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1468 #endif
1469 };
1470
1471 #ifdef CONFIG_CMA
1472 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1473                                         unsigned int order)
1474 {
1475         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1476 }
1477 #else
1478 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1479                                         unsigned int order) { return NULL; }
1480 #endif
1481
1482 /*
1483  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1484  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1485  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1486  */
1487 int move_freepages(struct zone *zone,
1488                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1489                           int migratetype)
1490 {
1491         struct page *page;
1492         unsigned int order;
1493         int pages_moved = 0;
1494
1495 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1496         /*
1497          * page_zone is not safe to call in this context when
1498          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1499          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1500          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1501          * grouping pages by mobility
1502          */
1503         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1504 #endif
1505
1506         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1507                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1508                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1509
1510                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1511                         page++;
1512                         continue;
1513                 }
1514
1515                 if (!PageBuddy(page)) {
1516                         page++;
1517                         continue;
1518                 }
1519
1520                 order = page_order(page);
1521                 list_move(&page->lru,
1522                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1523                 page += 1 << order;
1524                 pages_moved += 1 << order;
1525         }
1526
1527         return pages_moved;
1528 }
1529
1530 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1531                                 int migratetype)
1532 {
1533         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1534         struct page *start_page, *end_page;
1535
1536         start_pfn = page_to_pfn(page);
1537         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1538         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1539         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1540         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1541
1542         /* Do not cross zone boundaries */
1543         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1544                 start_page = page;
1545         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1546                 return 0;
1547
1548         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1549 }
1550
1551 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1552                                         int start_order, int migratetype)
1553 {
1554         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1555
1556         while (nr_pageblocks--) {
1557                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1558                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1559         }
1560 }
1561
1562 /*
1563  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1564  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1565  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1566  *
1567  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1568  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1569  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1570  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1571  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1572  * pageblocks.
1573  */
1574 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1575 {
1576         /*
1577          * Leaving this order check is intended, although there is
1578          * relaxed order check in next check. The reason is that
1579          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1580          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1581          * so could be changed anytime.
1582          */
1583         if (order >= pageblock_order)
1584                 return true;
1585
1586         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1587                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1588                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1589                 page_group_by_mobility_disabled)
1590                 return true;
1591
1592         return false;
1593 }
1594
1595 /*
1596  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1597  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1598  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1599  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1600  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1601  */
1602 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1603                                                           int start_type)
1604 {
1605         unsigned int current_order = page_order(page);
1606         int pages;
1607
1608         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1609         if (current_order >= pageblock_order) {
1610                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1611                 return;
1612         }
1613
1614         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1615
1616         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1617         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1618                         page_group_by_mobility_disabled)
1619                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1624  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1625  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1626  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1627  */
1628 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1629                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1630 {
1631         int i;
1632         int fallback_mt;
1633
1634         if (area->nr_free == 0)
1635                 return -1;
1636
1637         *can_steal = false;
1638         for (i = 0;; i++) {
1639                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1640                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1641                         break;
1642
1643                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1644                         continue;
1645
1646                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1647                         *can_steal = true;
1648
1649                 if (!only_stealable)
1650                         return fallback_mt;
1651
1652                 if (*can_steal)
1653                         return fallback_mt;
1654         }
1655
1656         return -1;
1657 }
1658
1659 /*
1660  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1661  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1662  */
1663 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1664                                 unsigned int alloc_order)
1665 {
1666         int mt;
1667         unsigned long max_managed, flags;
1668
1669         /*
1670          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1671          * Check is race-prone but harmless.
1672          */
1673         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1674         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1675                 return;
1676
1677         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1678
1679         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1680         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1681                 goto out_unlock;
1682
1683         /* Yoink! */
1684         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1685         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1686                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1687                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1688                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1689                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1690         }
1691
1692 out_unlock:
1693         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1694 }
1695
1696 /*
1697  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1698  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1699  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1700  * to recover from than an OOM.
1701  */
1702 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1703 {
1704         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1705         unsigned long flags;
1706         struct zoneref *z;
1707         struct zone *zone;
1708         struct page *page;
1709         int order;
1710
1711         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1712                                                                 ac->nodemask) {
1713                 /* Preserve at least one pageblock */
1714                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1715                         continue;
1716
1717                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1718                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1719                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1720
1721                         page = list_first_entry_or_null(
1722                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1723                                         struct page, lru);
1724                         if (!page)
1725                                 continue;
1726
1727                         /*
1728                          * It should never happen but changes to locking could
1729                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1730                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1731                          * and watch for underflows.
1732                          */
1733                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1734                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1735
1736                         /*
1737                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1738                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1739                          * is doing the work and needs the pages. More
1740                          * importantly, if the block was always converted to
1741                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1742                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1743                          * may increase.
1744                          */
1745                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1746                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1747                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1748                         return;
1749                 }
1750                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1751         }
1752 }
1753
1754 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1755 static inline struct page *
1756 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1757 {
1758         struct free_area *area;
1759         unsigned int current_order;
1760         struct page *page;
1761         int fallback_mt;
1762         bool can_steal;
1763
1764         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1765         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1766                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1767                                 --current_order) {
1768                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1769                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1770                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1771                 if (fallback_mt == -1)
1772                         continue;
1773
1774                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1775                                                 struct page, lru);
1776                 if (can_steal)
1777                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1778
1779                 /* Remove the page from the freelists */
1780                 area->nr_free--;
1781                 list_del(&page->lru);
1782                 rmv_page_order(page);
1783
1784                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1785                                         start_migratetype);
1786                 /*
1787                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1788                  * migratetype depending on the decisions in
1789                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1790                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1791                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1792                  */
1793                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1794
1795                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1796                         start_migratetype, fallback_mt);
1797
1798                 return page;
1799         }
1800
1801         return NULL;
1802 }
1803
1804 /*
1805  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1806  * Call me with the zone->lock already held.
1807  */
1808 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1809                                 int migratetype)
1810 {
1811         struct page *page;
1812
1813         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1814         if (unlikely(!page)) {
1815                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1816                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1817
1818                 if (!page)
1819                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1820         }
1821
1822         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1823         return page;
1824 }
1825
1826 /*
1827  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1828  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1829  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1830  */
1831 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1832                         unsigned long count, struct list_head *list,
1833                         int migratetype, bool cold)
1834 {
1835         int i;
1836
1837         spin_lock(&zone->lock);
1838         for (i = 0; i < count; ++i) {
1839                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1840                 if (unlikely(page == NULL))
1841                         break;
1842
1843                 /*
1844                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1845                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1846                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1847                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1848                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1849                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1850                  * properly.
1851                  */
1852                 if (likely(!cold))
1853                         list_add(&page->lru, list);
1854                 else
1855                         list_add_tail(&page->lru, list);
1856                 list = &page->lru;
1857                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1858                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1859                                               -(1 << order));
1860         }
1861         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1862         spin_unlock(&zone->lock);
1863         return i;
1864 }
1865
1866 #ifdef CONFIG_NUMA
1867 /*
1868  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1869  * currently executing processor on remote nodes after they have
1870  * expired.
1871  *
1872  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1873  * a single processor.
1874  */
1875 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1876 {
1877         unsigned long flags;
1878         int to_drain, batch;
1879
1880         local_irq_save(flags);
1881         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1882         to_drain = min(pcp->count, batch);
1883         if (to_drain > 0) {
1884                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1885                 pcp->count -= to_drain;
1886         }
1887         local_irq_restore(flags);
1888 }
1889 #endif
1890
1891 /*
1892  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1893  *
1894  * The processor must either be the current processor and the
1895  * thread pinned to the current processor or a processor that
1896  * is not online.
1897  */
1898 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1899 {
1900         unsigned long flags;
1901         struct per_cpu_pageset *pset;
1902         struct per_cpu_pages *pcp;
1903
1904         local_irq_save(flags);
1905         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1906
1907         pcp = &pset->pcp;
1908         if (pcp->count) {
1909                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1910                 pcp->count = 0;
1911         }
1912         local_irq_restore(flags);
1913 }
1914
1915 /*
1916  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1917  *
1918  * The processor must either be the current processor and the
1919  * thread pinned to the current processor or a processor that
1920  * is not online.
1921  */
1922 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1923 {
1924         struct zone *zone;
1925
1926         for_each_populated_zone(zone) {
1927                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1928         }
1929 }
1930
1931 /*
1932  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1933  *
1934  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1935  * the single zone's pages.
1936  */
1937 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1938 {
1939         int cpu = smp_processor_id();
1940
1941         if (zone)
1942                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1943         else
1944                 drain_pages(cpu);
1945 }
1946
1947 /*
1948  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1949  *
1950  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1951  *
1952  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1953  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1954  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1955  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1956  * before the call to on_each_cpu_mask().
1957  */
1958 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1959 {
1960         int cpu;
1961
1962         /*
1963          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1964          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1965          */
1966         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1967
1968         /*
1969          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1970          * as offline notification will cause the notified
1971          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1972          * disables preemption as part of its processing
1973          */
1974         for_each_online_cpu(cpu) {
1975                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1976                 struct zone *z;
1977                 bool has_pcps = false;
1978
1979                 if (zone) {
1980                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1981                         if (pcp->pcp.count)
1982                                 has_pcps = true;
1983                 } else {
1984                         for_each_populated_zone(z) {
1985                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1986                                 if (pcp->pcp.count) {
1987                                         has_pcps = true;
1988                                         break;
1989                                 }
1990                         }
1991                 }
1992
1993                 if (has_pcps)
1994                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1995                 else
1996                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1997         }
1998         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1999                                                                 zone, 1);
2000 }
2001
2002 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2003
2004 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2005 {
2006         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2007         unsigned long flags;
2008         unsigned int order, t;
2009         struct page *page;
2010
2011         if (zone_is_empty(zone))
2012                 return;
2013
2014         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2015
2016         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2017         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2018                 if (pfn_valid(pfn)) {
2019                         page = pfn_to_page(pfn);
2020                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2021                                 swsusp_unset_page_free(page);
2022                 }
2023
2024         for_each_migratetype_order(order, t) {
2025                 list_for_each_entry(page,
2026                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2027                         unsigned long i;
2028
2029                         pfn = page_to_pfn(page);
2030                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2031                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2032                 }
2033         }
2034         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2035 }
2036 #endif /* CONFIG_PM */
2037
2038 /*
2039  * Free a 0-order page
2040  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2041  */
2042 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2043 {
2044         struct zone *zone = page_zone(page);
2045         struct per_cpu_pages *pcp;
2046         unsigned long flags;
2047         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2048         int migratetype;
2049
2050         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2051                 return;
2052
2053         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2054         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2055         local_irq_save(flags);
2056         __count_vm_event(PGFREE);
2057
2058         /*
2059          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2060          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2061          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2062          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2063          * excessively into the page allocator
2064          */
2065         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2066                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2067                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2068                         goto out;
2069                 }
2070                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2071         }
2072
2073         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2074         if (!cold)
2075                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2076         else
2077                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2078         pcp->count++;
2079         if (pcp->count >= pcp->high) {
2080                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2081                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2082                 pcp->count -= batch;
2083         }
2084
2085 out:
2086         local_irq_restore(flags);
2087 }
2088
2089 /*
2090  * Free a list of 0-order pages
2091  */
2092 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2093 {
2094         struct page *page, *next;
2095
2096         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2097                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2098                 free_hot_cold_page(page, cold);
2099         }
2100 }
2101
2102 /*
2103  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2104  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2105  * Each sub-page must be freed individually.
2106  *
2107  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2108  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2109  */
2110 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2111 {
2112         int i;
2113         gfp_t gfp_mask;
2114
2115         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2116         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2117
2118 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2119         /*
2120          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2121          * otherwise free the whole shadow.
2122          */
2123         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2124                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2125 #endif
2126
2127         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2128         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2129         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2130                 set_page_refcounted(page + i);
2131                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2132         }
2133 }
2134 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2135
2136 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2137 {
2138         unsigned long watermark;
2139         struct zone *zone;
2140         int mt;
2141
2142         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2143
2144         zone = page_zone(page);
2145         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2146
2147         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2148                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2149                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2150                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2151                         return 0;
2152
2153                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2154         }
2155
2156         /* Remove page from free list */
2157         list_del(&page->lru);
2158         zone->free_area[order].nr_free--;
2159         rmv_page_order(page);
2160
2161         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2162
2163         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2164         if (order >= pageblock_order - 1) {
2165                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2166                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2167                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2168                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2169                                 set_pageblock_migratetype(page,
2170                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2171                 }
2172         }
2173
2174
2175         return 1UL << order;
2176 }
2177
2178 /*
2179  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2180  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2181  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2182  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2183  * are enabled.
2184  *
2185  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2186  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2187  */
2188 int split_free_page(struct page *page)
2189 {
2190         unsigned int order;
2191         int nr_pages;
2192
2193         order = page_order(page);
2194
2195         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2196         if (!nr_pages)
2197                 return 0;
2198
2199         /* Split into individual pages */
2200         set_page_refcounted(page);
2201         split_page(page, order);
2202         return nr_pages;
2203 }
2204
2205 /*
2206  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2207  */
2208 static inline
2209 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2210                         struct zone *zone, unsigned int order,
2211                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2212 {
2213         unsigned long flags;
2214         struct page *page;
2215         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2216
2217         if (likely(order == 0)) {
2218                 struct per_cpu_pages *pcp;
2219                 struct list_head *list;
2220
2221                 local_irq_save(flags);
2222                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2223                 list = &pcp->lists[migratetype];
2224                 if (list_empty(list)) {
2225                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2226                                         pcp->batch, list,
2227                                         migratetype, cold);
2228                         if (unlikely(list_empty(list)))
2229                                 goto failed;
2230                 }
2231
2232                 if (cold)
2233                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2234                 else
2235                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2236
2237                 list_del(&page->lru);
2238                 pcp->count--;
2239         } else {
2240                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2241                         /*
2242                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2243                          *
2244                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2245                          * properly detect and handle allocation failures.
2246                          *
2247                          * We most definitely don't want callers attempting to
2248                          * allocate greater than order-1 page units with
2249                          * __GFP_NOFAIL.
2250                          */
2251                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2252                 }
2253                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2254
2255                 page = NULL;
2256                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2257                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2258                         if (page)
2259                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2260                 }
2261                 if (!page)
2262                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2263                 spin_unlock(&zone->lock);
2264                 if (!page)
2265                         goto failed;
2266                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2267                                           get_pcppage_migratetype(page));
2268         }
2269
2270         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2271         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2272             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2273                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2274
2275         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2276         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2277         local_irq_restore(flags);
2278
2279         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2280         return page;
2281
2282 failed:
2283         local_irq_restore(flags);
2284         return NULL;
2285 }
2286
2287 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2288
2289 static struct {
2290         struct fault_attr attr;
2291
2292         bool ignore_gfp_highmem;
2293         bool ignore_gfp_reclaim;
2294         u32 min_order;
2295 } fail_page_alloc = {
2296         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2297         .ignore_gfp_reclaim = true,
2298         .ignore_gfp_highmem = true,
2299         .min_order = 1,
2300 };
2301
2302 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2303 {
2304         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2305 }
2306 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2307
2308 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2309 {
2310         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2311                 return false;
2312         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2313                 return false;
2314         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2315                 return false;
2316         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2317                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2318                 return false;
2319
2320         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2321 }
2322
2323 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2324
2325 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2326 {
2327         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2328         struct dentry *dir;
2329
2330         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2331                                         &fail_page_alloc.attr);
2332         if (IS_ERR(dir))
2333                 return PTR_ERR(dir);
2334
2335         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2336                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2337                 goto fail;
2338         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2339                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2340                 goto fail;
2341         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2342                                 &fail_page_alloc.min_order))
2343                 goto fail;
2344
2345         return 0;
2346 fail:
2347         debugfs_remove_recursive(dir);
2348
2349         return -ENOMEM;
2350 }
2351
2352 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2353
2354 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2355
2356 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2357
2358 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2359 {
2360         return false;
2361 }
2362
2363 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2364
2365 /*
2366  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2367  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2368  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2369  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2370  */
2371 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2372                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2373                         long free_pages)
2374 {
2375         long min = mark;
2376         int o;
2377         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2378
2379         /* free_pages may go negative - that's OK */
2380         free_pages -= (1 << order) - 1;
2381
2382         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2383                 min -= min / 2;
2384
2385         /*
2386          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2387          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2388          * atomic reserve but it avoids a search.
2389          */
2390         if (likely(!alloc_harder))
2391                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2392         else
2393                 min -= min / 4;
2394
2395 #ifdef CONFIG_CMA
2396         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2397         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2398                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2399 #endif
2400
2401         /*
2402          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2403          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2404          * even if a suitable page happened to be free.
2405          */
2406         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2407                 return false;
2408
2409         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2410         if (!order)
2411                 return true;
2412
2413         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2414         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2415                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2416                 int mt;
2417
2418                 if (!area->nr_free)
2419                         continue;
2420
2421                 if (alloc_harder)
2422                         return true;
2423
2424                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2425                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2426                                 return true;
2427                 }
2428
2429 #ifdef CONFIG_CMA
2430                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2431                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2432                         return true;
2433                 }
2434 #endif
2435         }
2436         return false;
2437 }
2438
2439 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2440                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2441 {
2442         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2443                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2444 }
2445
2446 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2447                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2448 {
2449         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2450
2451         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2452                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2453
2454         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2455                                                                 free_pages);
2456 }
2457
2458 #ifdef CONFIG_NUMA
2459 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2460 {
2461         return local_zone->node == zone->node;
2462 }
2463
2464 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2465 {
2466         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2467                                 RECLAIM_DISTANCE;
2468 }
2469 #else   /* CONFIG_NUMA */
2470 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2471 {
2472         return true;
2473 }
2474
2475 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2476 {
2477         return true;
2478 }
2479 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2480
2481 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2482 {
2483         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2484
2485         do {
2486                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2487                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2488                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2489                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2490         } while (zone++ != preferred_zone);
2491 }
2492
2493 /*
2494  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2495  * a page.
2496  */
2497 static struct page *
2498 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2499                                                 const struct alloc_context *ac)
2500 {
2501         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2502         struct zoneref *z;
2503         struct page *page = NULL;
2504         struct zone *zone;
2505         int nr_fair_skipped = 0;
2506         bool zonelist_rescan;
2507
2508 zonelist_scan:
2509         zonelist_rescan = false;
2510
2511         /*
2512          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2513          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2514          */
2515         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2516                                                                 ac->nodemask) {
2517                 unsigned long mark;
2518
2519                 if (cpusets_enabled() &&
2520                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2521                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2522                                 continue;
2523                 /*
2524                  * Distribute pages in proportion to the individual
2525                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2526                  * page was allocated in should have no effect on the
2527                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2528                  */
2529                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2530                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2531                                 break;
2532                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2533                                 nr_fair_skipped++;
2534                                 continue;
2535                         }
2536                 }
2537                 /*
2538                  * When allocating a page cache page for writing, we
2539                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2540                  * limit, such that no single zone holds more than its
2541                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2542                  * The dirty limits take into account the zone's
2543                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2544                  * should be able to balance it without having to
2545                  * write pages from its LRU list.
2546                  *
2547                  * This may look like it could increase pressure on
2548                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2549                  * before they are full.  But the pages that do spill
2550                  * over are limited as the lower zones are protected
2551                  * by this very same mechanism.  It should not become
2552                  * a practical burden to them.
2553                  *
2554                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2555                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2556                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2557                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2558                  * zones are together not big enough to reach the
2559                  * global limit.  The proper fix for these situations
2560                  * will require awareness of zones in the
2561                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2562                  */
2563                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2564                         continue;
2565
2566                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2567                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2568                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2569                         int ret;
2570
2571                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2572                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2573                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2574                                 goto try_this_zone;
2575
2576                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2577                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2578                                 continue;
2579
2580                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2581                         switch (ret) {
2582                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2583                                 /* did not scan */
2584                                 continue;
2585                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2586                                 /* scanned but unreclaimable */
2587                                 continue;
2588                         default:
2589                                 /* did we reclaim enough */
2590                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2591                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2592                                         goto try_this_zone;
2593
2594                                 continue;
2595                         }
2596                 }
2597
2598 try_this_zone:
2599                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2600                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2601                 if (page) {
2602                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2603                                 goto try_this_zone;
2604
2605                         /*
2606                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2607                          * if the pageblock should be reserved for the future
2608                          */
2609                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2610                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2611
2612                         return page;
2613                 }
2614         }
2615
2616         /*
2617          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2618          * local node.  However, the local node might have free pages left
2619          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2620          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2621          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2622          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2623          */
2624         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2625                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2626                 if (nr_fair_skipped) {
2627                         zonelist_rescan = true;
2628                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2629                 }
2630                 if (nr_online_nodes > 1)
2631                         zonelist_rescan = true;
2632         }
2633
2634         if (zonelist_rescan)
2635                 goto zonelist_scan;
2636
2637         return NULL;
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2642  * meminfo in irq context.
2643  */
2644 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2645 {
2646         bool ret = false;
2647
2648 #if NODES_SHIFT > 8
2649         ret = in_interrupt();
2650 #endif
2651         return ret;
2652 }
2653
2654 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2655                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2656                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2657
2658 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2659 {
2660         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2661
2662         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2663             debug_guardpage_minorder() > 0)
2664                 return;
2665
2666         /*
2667          * This documents exceptions given to allocations in certain
2668          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2669          * of allowed nodes.
2670          */
2671         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2672                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2673                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2674                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2675         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2676                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2677
2678         if (fmt) {
2679                 struct va_format vaf;
2680                 va_list args;
2681
2682                 va_start(args, fmt);
2683
2684                 vaf.fmt = fmt;
2685                 vaf.va = &args;
2686
2687                 pr_warn("%pV", &vaf);
2688
2689                 va_end(args);
2690         }
2691
2692         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:0x%x\n",
2693                 current->comm, order, gfp_mask);
2694
2695         dump_stack();
2696         if (!should_suppress_show_mem())
2697                 show_mem(filter);
2698 }
2699
2700 static inline struct page *
2701 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2702         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2703 {
2704         struct oom_control oc = {
2705                 .zonelist = ac->zonelist,
2706                 .nodemask = ac->nodemask,
2707                 .gfp_mask = gfp_mask,
2708                 .order = order,
2709         };
2710         struct page *page;
2711
2712         *did_some_progress = 0;
2713
2714         /*
2715          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2716          * making progress for us.
2717          */
2718         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2719                 *did_some_progress = 1;
2720                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2721                 return NULL;
2722         }
2723
2724         /*
2725          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2726          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2727          * we're still under heavy pressure.
2728          */
2729         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2730                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2731         if (page)
2732                 goto out;
2733
2734         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2735                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2736                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2737                         goto out;
2738                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2739                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2740                         goto out;
2741                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2742                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2743                         goto out;
2744                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2745                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2746                         /*
2747                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2748                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2749                          * keep looping as per tradition.
2750                          */
2751                         *did_some_progress = 1;
2752                         goto out;
2753                 }
2754                 if (pm_suspended_storage())
2755                         goto out;
2756                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2757                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2758                         goto out;
2759         }
2760         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2761         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2762                 *did_some_progress = 1;
2763
2764                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2765                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2766                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2767                         /*
2768                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2769                          * are depleted
2770                          */
2771                         if (!page)
2772                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2773                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2774                 }
2775         }
2776 out:
2777         mutex_unlock(&oom_lock);
2778         return page;
2779 }
2780
2781 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2782 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2783 static struct page *
2784 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2785                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2786                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2787                 bool *deferred_compaction)
2788 {
2789         unsigned long compact_result;
2790         struct page *page;
2791
2792         if (!order)
2793                 return NULL;
2794
2795         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2796         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2797                                                 mode, contended_compaction);
2798         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2799
2800         switch (compact_result) {
2801         case COMPACT_DEFERRED:
2802                 *deferred_compaction = true;
2803                 /* fall-through */
2804         case COMPACT_SKIPPED:
2805                 return NULL;
2806         default:
2807                 break;
2808         }
2809
2810         /*
2811          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2812          * count a compaction stall
2813          */
2814         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2815
2816         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2817                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2818
2819         if (page) {
2820                 struct zone *zone = page_zone(page);
2821
2822                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2823                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2824                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2825                 return page;
2826         }
2827
2828         /*
2829          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2830          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2831          */
2832         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2833
2834         cond_resched();
2835
2836         return NULL;
2837 }
2838 #else
2839 static inline struct page *
2840 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2841                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2842                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2843                 bool *deferred_compaction)
2844 {
2845         return NULL;
2846 }
2847 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2848
2849 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2850 static int
2851 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2852                                         const struct alloc_context *ac)
2853 {
2854         struct reclaim_state reclaim_state;
2855         int progress;
2856
2857         cond_resched();
2858
2859         /* We now go into synchronous reclaim */
2860         cpuset_memory_pressure_bump();
2861         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2862         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2863         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2864         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2865
2866         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2867                                                                 ac->nodemask);
2868
2869         current->reclaim_state = NULL;
2870         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2871         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2872
2873         cond_resched();
2874
2875         return progress;
2876 }
2877
2878 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2879 static inline struct page *
2880 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2881                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2882                 unsigned long *did_some_progress)
2883 {
2884         struct page *page = NULL;
2885         bool drained = false;
2886
2887         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2888         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2889                 return NULL;
2890
2891 retry:
2892         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2893                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2894
2895         /*
2896          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2897          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2898          * Shrink them them and try again
2899          */
2900         if (!page && !drained) {
2901                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2902                 drain_all_pages(NULL);
2903                 drained = true;
2904                 goto retry;
2905         }
2906
2907         return page;
2908 }
2909
2910 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2911 {
2912         struct zoneref *z;
2913         struct zone *zone;
2914
2915         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2916                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2917                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2918 }
2919
2920 static inline int
2921 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2922 {
2923         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2924
2925         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2926         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2927
2928         /*
2929          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2930          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2931          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2932          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2933          */
2934         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2935
2936         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2937                 /*
2938                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2939                  * if it can't schedule.
2940                  */
2941                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2942                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2943                 /*
2944                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2945                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2946                  */
2947                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2948         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2949                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2950
2951         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2952                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2953                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2954                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2955                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2956                 else if (!in_interrupt() &&
2957                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2958                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2959                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2960         }
2961 #ifdef CONFIG_CMA
2962         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2963                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2964 #endif
2965         return alloc_flags;
2966 }
2967
2968 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2969 {
2970         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2971 }
2972
2973 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2974 {
2975         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
2976 }
2977
2978 static inline struct page *
2979 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2980                                                 struct alloc_context *ac)
2981 {
2982         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
2983         struct page *page = NULL;
2984         int alloc_flags;
2985         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2986         unsigned long did_some_progress;
2987         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2988         bool deferred_compaction = false;
2989         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2990
2991         /*
2992          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2993          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2994          * be using allocators in order of preference for an area that is
2995          * too large.
2996          */
2997         if (order >= MAX_ORDER) {
2998                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2999                 return NULL;
3000         }
3001
3002         /*
3003          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3004          * callers that are not in atomic context.
3005          */
3006         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3007                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3008                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3009
3010         /*
3011          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3012          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3013          * speculative node-specific allocation.
3014          */
3015         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3016                 goto nopage;
3017
3018 retry:
3019         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3020                 wake_all_kswapds(order, ac);
3021
3022         /*
3023          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3024          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3025          * to how we want to proceed.
3026          */
3027         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3028
3029         /*
3030          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3031          * cpusets.
3032          */
3033         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3034                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3035                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3036                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3037                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3038         }
3039
3040         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3041         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3042                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3043         if (page)
3044                 goto got_pg;
3045
3046         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3047         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3048                 /*
3049                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3050                  * the allocation is high priority and these type of
3051                  * allocations are system rather than user orientated
3052                  */
3053                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3054                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3055                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3056                 if (page)
3057                         goto got_pg;
3058         }
3059
3060         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3061         if (!can_direct_reclaim) {
3062                 /*
3063                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3064                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3065                  * to fail.
3066                  */
3067                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3068                 goto nopage;
3069         }
3070
3071         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3072         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3073                 /*
3074                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3075                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3076                  * for somebody to do a work for us.
3077                  */
3078                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3079                         cond_resched();
3080                         goto retry;
3081                 }
3082                 goto nopage;
3083         }
3084
3085         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3086         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3087                 goto nopage;
3088
3089         /*
3090          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3091          * attempts after direct reclaim are synchronous
3092          */
3093         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3094                                         migration_mode,
3095                                         &contended_compaction,
3096                                         &deferred_compaction);
3097         if (page)
3098                 goto got_pg;
3099
3100         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3101         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3102                 /*
3103                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3104                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3105                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3106                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3107                  * instead of entering direct reclaim.
3108                  */
3109                 if (deferred_compaction)
3110                         goto nopage;
3111
3112                 /*
3113                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3114                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3115                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3116                  * so we fallback to base pages instead.
3117                  */
3118                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3119                         goto nopage;
3120
3121                 /*
3122                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3123                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3124                  * khugepaged trying to collapse.
3125                  */
3126                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3127                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3128                         goto nopage;
3129         }
3130
3131         /*
3132          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3133          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3134          * khugepaged trying to collapse.
3135          */
3136         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3137                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3138
3139         /* Try direct reclaim and then allocating */
3140         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3141                                                         &did_some_progress);
3142         if (page)
3143                 goto got_pg;
3144
3145         /* Do not loop if specifically requested */
3146         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3147                 goto noretry;
3148
3149         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3150         pages_reclaimed += did_some_progress;
3151         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3152             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3153                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3154                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3155                 goto retry;
3156         }
3157
3158         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3159         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3160         if (page)
3161                 goto got_pg;
3162
3163         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3164         if (did_some_progress)
3165                 goto retry;
3166
3167 noretry:
3168         /*
3169          * High-order allocations do not necessarily loop after
3170          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3171          * being called after reclaim so call directly if necessary
3172          */
3173         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3174                                             ac, migration_mode,
3175                                             &contended_compaction,
3176                                             &deferred_compaction);
3177         if (page)
3178                 goto got_pg;
3179 nopage:
3180         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3181 got_pg:
3182         return page;
3183 }
3184
3185 /*
3186  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3187  */
3188 struct page *
3189 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3190                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3191 {
3192         struct zoneref *preferred_zoneref;
3193         struct page *page = NULL;
3194         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3195         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3196         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3197         struct alloc_context ac = {
3198                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3199                 .nodemask = nodemask,
3200                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3201         };
3202
3203         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3204
3205         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3206
3207         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3208
3209         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3210                 return NULL;
3211
3212         /*
3213          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3214          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3215          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3216          */
3217         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3218                 return NULL;
3219
3220         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3221                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3222
3223 retry_cpuset:
3224         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3225
3226         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3227         ac.zonelist = zonelist;
3228
3229         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3230         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3231
3232         /* The preferred zone is used for statistics later */
3233         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3234                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3235                                 &ac.preferred_zone);
3236         if (!ac.preferred_zone)
3237                 goto out;
3238         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3239
3240         /* First allocation attempt */
3241         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3242         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3243         if (unlikely(!page)) {
3244                 /*
3245                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3246                  * can deadlock because I/O on the device might not
3247                  * complete.
3248                  */
3249                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3250                 ac.spread_dirty_pages = false;
3251
3252                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3253         }
3254
3255         if (kmemcheck_enabled && page)
3256                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3257
3258         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3259
3260 out:
3261         /*
3262          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3263          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3264          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3265          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3266          */
3267         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3268                 goto retry_cpuset;
3269
3270         return page;
3271 }
3272 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3273
3274 /*
3275  * Common helper functions.
3276  */
3277 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3278 {
3279         struct page *page;
3280
3281         /*
3282          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3283          * a highmem page
3284          */
3285         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3286
3287         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3288         if (!page)
3289                 return 0;
3290         return (unsigned long) page_address(page);
3291 }
3292 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3293
3294 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3295 {
3296         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3297 }
3298 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3299
3300 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3301 {
3302         if (put_page_testzero(page)) {
3303                 if (order == 0)
3304                         free_hot_cold_page(page, false);
3305                 else
3306                         __free_pages_ok(page, order);
3307         }
3308 }
3309
3310 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3311
3312 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3313 {
3314         if (addr != 0) {
3315                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3316                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3317         }
3318 }
3319
3320 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3321
3322 /*
3323  * Page Fragment:
3324  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3325  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3326  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3327  *
3328  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3329  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3330  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3331  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3332  */
3333 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3334                                        gfp_t gfp_mask)
3335 {
3336         struct page *page = NULL;
3337         gfp_t gfp = gfp_mask;
3338
3339 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3340         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3341                     __GFP_NOMEMALLOC;
3342         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3343                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3344         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3345 #endif
3346         if (unlikely(!page))
3347                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3348
3349         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3350
3351         return page;
3352 }
3353
3354 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3355                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3356 {
3357         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3358         struct page *page;
3359         int offset;
3360
3361         if (unlikely(!nc->va)) {
3362 refill:
3363                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3364                 if (!page)
3365                         return NULL;
3366
3367 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3368                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3369                 size = nc->size;
3370 #endif
3371                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3372                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3373                  */
3374                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3375
3376                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3377                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3378                 nc->pagecnt_bias = size;
3379                 nc->offset = size;
3380         }
3381
3382         offset = nc->offset - fragsz;
3383         if (unlikely(offset < 0)) {
3384                 page = virt_to_page(nc->va);
3385
3386                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3387                         goto refill;
3388
3389 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3390                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3391                 size = nc->size;
3392 #endif
3393                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3394                 atomic_set(&page->_count, size);
3395
3396                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3397                 nc->pagecnt_bias = size;
3398                 offset = size - fragsz;
3399         }
3400
3401         nc->pagecnt_bias--;
3402         nc->offset = offset;
3403
3404         return nc->va + offset;
3405 }
3406 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3407
3408 /*
3409  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3410  */
3411 void __free_page_frag(void *addr)
3412 {
3413         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3414
3415         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3416                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3417 }
3418 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3419
3420 /*
3421  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3422  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3423  * equivalent to alloc_pages.
3424  *
3425  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3426  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3427  */
3428 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3429 {
3430         struct page *page;
3431
3432         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3433         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3434                 __free_pages(page, order);
3435                 page = NULL;
3436         }
3437         return page;
3438 }
3439
3440 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3441 {
3442         struct page *page;
3443
3444         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3445         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3446                 __free_pages(page, order);
3447                 page = NULL;
3448         }
3449         return page;
3450 }
3451
3452 /*
3453  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3454  * alloc_kmem_pages.
3455  */
3456 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3457 {
3458         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3459         __free_pages(page, order);
3460 }
3461
3462 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3463 {
3464         if (addr != 0) {
3465                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3466                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3467         }
3468 }
3469
3470 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3471                 size_t size)
3472 {
3473         if (addr) {
3474                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3475                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3476
3477                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3478                 while (used < alloc_end) {
3479                         free_page(used);
3480                         used += PAGE_SIZE;
3481                 }
3482         }
3483         return (void *)addr;
3484 }
3485
3486 /**
3487  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3488  * @size: the number of bytes to allocate
3489  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3490  *
3491  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3492  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3493  * allocate memory in power-of-two pages.
3494  *
3495  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3496  *
3497  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3498  */
3499 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3500 {
3501         unsigned int order = get_order(size);
3502         unsigned long addr;
3503
3504         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3505         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3506 }
3507 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3508
3509 /**
3510  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3511  *                         pages on a node.
3512  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3513  * @size: the number of bytes to allocate
3514  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3515  *
3516  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3517  * back.
3518  */
3519 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3520 {
3521         unsigned int order = get_order(size);
3522         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3523         if (!p)
3524                 return NULL;
3525         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3526 }
3527
3528 /**
3529  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3530  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3531  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3532  *
3533  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3534  */
3535 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3536 {
3537         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3538         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3539
3540         while (addr < end) {
3541                 free_page(addr);
3542                 addr += PAGE_SIZE;
3543         }
3544 }
3545 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3546
3547 /**
3548  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3549  * @offset: The zone index of the highest zone
3550  *
3551  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3552  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3553  * zone, the number of pages is calculated as:
3554  *     managed_pages - high_pages
3555  */
3556 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3557 {
3558         struct zoneref *z;
3559         struct zone *zone;
3560
3561         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3562         unsigned long sum = 0;
3563
3564         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3565
3566         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3567                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3568                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3569                 if (size > high)
3570                         sum += size - high;
3571         }
3572
3573         return sum;
3574 }
3575
3576 /**
3577  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3578  *
3579  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3580  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3581  */
3582 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3583 {
3584         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3585 }
3586 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3587
3588 /**
3589  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3590  *
3591  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3592  * high watermark within all zones.
3593  */
3594 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3595 {
3596         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3597 }
3598
3599 static inline void show_node(struct zone *zone)
3600 {
3601         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3602                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3603 }
3604
3605 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3606 {
3607         val->totalram = totalram_pages;
3608         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3609         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3610         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3611         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3612         val->freehigh = nr_free_highpages();
3613         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3614 }
3615
3616 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3617
3618 #ifdef CONFIG_NUMA
3619 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3620 {
3621         int zone_type;          /* needs to be signed */
3622         unsigned long managed_pages = 0;
3623         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3624
3625         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3626                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3627         val->totalram = managed_pages;
3628         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3629         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3630 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3631         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3632         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3633                         NR_FREE_PAGES);
3634 #else
3635         val->totalhigh = 0;
3636         val->freehigh = 0;
3637 #endif
3638         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3639 }
3640 #endif
3641
3642 /*
3643  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3644  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3645  */
3646 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3647 {
3648         bool ret = false;
3649         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3650
3651         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3652                 goto out;
3653
3654         do {
3655                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3656                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3657         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3658 out:
3659         return ret;
3660 }
3661
3662 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3663
3664 static void show_migration_types(unsigned char type)
3665 {
3666         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3667                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3668                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3669                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3670                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3671 #ifdef CONFIG_CMA
3672                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3673 #endif
3674 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3675                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3676 #endif
3677         };
3678         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3679         char *p = tmp;
3680         int i;
3681
3682         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3683                 if (type & (1 << i))
3684                         *p++ = types[i];
3685         }
3686
3687         *p = '\0';
3688         printk("(%s) ", tmp);
3689 }
3690
3691 /*
3692  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3693  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3694  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3695  *
3696  * Bits in @filter:
3697  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3698  *   cpuset.
3699  */
3700 void show_free_areas(unsigned int filter)
3701 {
3702         unsigned long free_pcp = 0;
3703         int cpu;
3704         struct zone *zone;
3705
3706         for_each_populated_zone(zone) {
3707                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3708                         continue;
3709
3710                 for_each_online_cpu(cpu)
3711                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3712         }
3713
3714         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3715                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3716                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3717                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3718                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3719                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3720                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3721                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3722                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3723                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3724                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3725                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3726                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3727                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3728                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3729                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3730                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3731                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3732                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3733                 global_page_state(NR_SHMEM),
3734                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3735                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3736                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3737                 free_pcp,
3738                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3739
3740         for_each_populated_zone(zone) {
3741                 int i;
3742
3743                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3744                         continue;
3745
3746                 free_pcp = 0;
3747                 for_each_online_cpu(cpu)
3748                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3749
3750                 show_node(zone);
3751                 printk("%s"
3752                         " free:%lukB"
3753                         " min:%lukB"
3754                         " low:%lukB"
3755                         " high:%lukB"
3756                         " active_anon:%lukB"
3757                         " inactive_anon:%lukB"
3758                         " active_file:%lukB"
3759                         " inactive_file:%lukB"
3760                         " unevictable:%lukB"
3761                         " isolated(anon):%lukB"
3762                         " isolated(file):%lukB"
3763                         " present:%lukB"
3764                         " managed:%lukB"
3765                         " mlocked:%lukB"
3766                         " dirty:%lukB"
3767                         " writeback:%lukB"
3768                         " mapped:%lukB"
3769                         " shmem:%lukB"
3770                         " slab_reclaimable:%lukB"
3771                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3772                         " kernel_stack:%lukB"
3773                         " pagetables:%lukB"
3774                         " unstable:%lukB"
3775                         " bounce:%lukB"
3776                         " free_pcp:%lukB"
3777                         " local_pcp:%ukB"
3778                         " free_cma:%lukB"
3779                         " writeback_tmp:%lukB"
3780                         " pages_scanned:%lu"
3781                         " all_unreclaimable? %s"
3782                         "\n",
3783                         zone->name,
3784                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3785                         K(min_wmark_pages(zone)),
3786                         K(low_wmark_pages(zone)),
3787                         K(high_wmark_pages(zone)),
3788                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3789                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3790                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3791                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3792                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3793                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3794                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3795                         K(zone->present_pages),
3796                         K(zone->managed_pages),
3797                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3798                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3799                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3800                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3801                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3802                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3803                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3804                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3805                                 THREAD_SIZE / 1024,
3806                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3807                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3808                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3809                         K(free_pcp),
3810                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3811                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3812                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3813                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3814                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3815                         );
3816                 printk("lowmem_reserve[]:");
3817                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3818                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3819                 printk("\n");
3820         }
3821
3822         for_each_populated_zone(zone) {
3823                 unsigned int order;
3824                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3825                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3826
3827                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3828                         continue;
3829                 show_node(zone);
3830                 printk("%s: ", zone->name);
3831
3832                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3833                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3834                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3835                         int type;
3836
3837                         nr[order] = area->nr_free;
3838                         total += nr[order] << order;
3839
3840                         types[order] = 0;
3841                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3842                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3843                                         types[order] |= 1 << type;
3844                         }
3845                 }
3846                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3847                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3848                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3849                         if (nr[order])
3850                                 show_migration_types(types[order]);
3851                 }
3852                 printk("= %lukB\n", K(total));
3853         }
3854
3855         hugetlb_show_meminfo();
3856
3857         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3858
3859         show_swap_cache_info();
3860 }
3861
3862 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3863 {
3864         zoneref->zone = zone;
3865         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3866 }
3867
3868 /*
3869  * Builds allocation fallback zone lists.
3870  *
3871  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3872  */
3873 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3874                                 int nr_zones)
3875 {
3876         struct zone *zone;
3877         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3878
3879         do {
3880                 zone_type--;
3881                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3882                 if (populated_zone(zone)) {
3883                         zoneref_set_zone(zone,
3884                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3885                         check_highest_zone(zone_type);
3886                 }
3887         } while (zone_type);
3888
3889         return nr_zones;
3890 }
3891
3892
3893 /*
3894  *  zonelist_order:
3895  *  0 = automatic detection of better ordering.
3896  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3897  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3898  *
3899  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3900  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3901  */
3902 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3903 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3904 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3905
3906 /* zonelist order in the kernel.
3907  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3908  */
3909 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3910 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3911
3912
3913 #ifdef CONFIG_NUMA
3914 /* The value user specified ....changed by config */
3915 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3916 /* string for sysctl */
3917 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3918 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3919
3920 /*
3921  * interface for configure zonelist ordering.
3922  * command line option "numa_zonelist_order"
3923  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3924  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3925  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3926  */
3927
3928 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3929 {
3930         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3931                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3932         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3933                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3934         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3935                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3936         } else {
3937                 printk(KERN_WARNING
3938                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3939                         "%s\n", s);
3940                 return -EINVAL;
3941         }
3942         return 0;
3943 }
3944
3945 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3946 {
3947         int ret;
3948
3949         if (!s)
3950                 return 0;
3951
3952         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3953         if (ret == 0)
3954                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3955
3956         return ret;
3957 }
3958 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3959
3960 /*
3961  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3962  */
3963 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3964                 void __user *buffer, size_t *length,
3965                 loff_t *ppos)
3966 {
3967         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3968         int ret;
3969         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3970
3971         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3972         if (write) {
3973                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3974                         ret = -EINVAL;
3975                         goto out;
3976                 }
3977                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3978         }
3979         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3980         if (ret)
3981                 goto out;
3982         if (write) {
3983                 int oldval = user_zonelist_order;
3984
3985                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3986                 if (ret) {
3987                         /*
3988                          * bogus value.  restore saved string
3989                          */
3990                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3991                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3992                         user_zonelist_order = oldval;
3993                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3994                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3995                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3996                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3997                 }
3998         }
3999 out:
4000         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4001         return ret;
4002 }
4003
4004
4005 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4006 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4007
4008 /**
4009  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4010  * @node: node whose fallback list we're appending
4011  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4012  *
4013  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4014  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4015  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4016  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4017  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4018  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4019  * on them otherwise.
4020  * It returns -1 if no node is found.
4021  */
4022 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4023 {
4024         int n, val;
4025         int min_val = INT_MAX;
4026         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4027         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4028
4029         /* Use the local node if we haven't already */
4030         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4031                 node_set(node, *used_node_mask);
4032                 return node;
4033         }
4034
4035         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4036
4037                 /* Don't want a node to appear more than once */
4038                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4039                         continue;
4040
4041                 /* Use the distance array to find the distance */
4042                 val = node_distance(node, n);
4043
4044                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4045                 val += (n < node);
4046
4047                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4048                 tmp = cpumask_of_node(n);
4049                 if (!cpumask_empty(tmp))
4050                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4051
4052                 /* Slight preference for less loaded node */
4053                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4054                 val += node_load[n];
4055
4056                 if (val < min_val) {
4057                         min_val = val;
4058                         best_node = n;
4059                 }
4060         }
4061
4062         if (best_node >= 0)
4063                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4064
4065         return best_node;
4066 }
4067
4068
4069 /*
4070  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4071  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4072  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4073  */
4074 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4075 {
4076         int j;
4077         struct zonelist *zonelist;
4078
4079         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4080         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4081                 ;
4082         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4083         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4084         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4085 }
4086
4087 /*
4088  * Build gfp_thisnode zonelists
4089  */
4090 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4091 {
4092         int j;
4093         struct zonelist *zonelist;
4094
4095         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4096         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4097         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4098         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4099 }
4100
4101 /*
4102  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4103  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4104  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4105  * may still exist in local DMA zone.
4106  */
4107 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4108
4109 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4110 {
4111         int pos, j, node;
4112         int zone_type;          /* needs to be signed */
4113         struct zone *z;
4114         struct zonelist *zonelist;
4115
4116         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4117         pos = 0;
4118         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4119                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4120                         node = node_order[j];
4121                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4122                         if (populated_zone(z)) {
4123                                 zoneref_set_zone(z,
4124                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4125                                 check_highest_zone(zone_type);
4126                         }
4127                 }
4128         }
4129         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4130         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4131 }
4132
4133 #if defined(CONFIG_64BIT)
4134 /*
4135  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4136  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4137  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4138  */
4139 static int default_zonelist_order(void)
4140 {
4141         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4142 }
4143 #else
4144 /*
4145  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4146  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4147  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4148  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4149  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4150  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4151  */
4152 static int default_zonelist_order(void)
4153 {
4154         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4155 }
4156 #endif /* CONFIG_64BIT */
4157
4158 static void set_zonelist_order(void)
4159 {
4160         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4161                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4162         else
4163                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4164 }
4165
4166 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4167 {
4168         int i, node, load;
4169         nodemask_t used_mask;
4170         int local_node, prev_node;
4171         struct zonelist *zonelist;
4172         unsigned int order = current_zonelist_order;
4173
4174         /* initialize zonelists */
4175         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4176                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4177                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4178                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4179         }
4180
4181         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4182         local_node = pgdat->node_id;
4183         load = nr_online_nodes;
4184         prev_node = local_node;
4185         nodes_clear(used_mask);
4186
4187         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4188         i = 0;
4189
4190         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4191                 /*
4192                  * We don't want to pressure a particular node.
4193                  * So adding penalty to the first node in same
4194                  * distance group to make it round-robin.
4195                  */
4196                 if (node_distance(local_node, node) !=
4197                     node_distance(local_node, prev_node))
4198                         node_load[node] = load;
4199
4200                 prev_node = node;
4201                 load--;
4202                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4203                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4204                 else
4205                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4206         }
4207
4208         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4209                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4210                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4211         }
4212
4213         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4214 }
4215
4216 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4217 /*
4218  * Return node id of node used for "local" allocations.
4219  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4220  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4221  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4222  */
4223 int local_memory_node(int node)
4224 {
4225         struct zone *zone;
4226
4227         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4228                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4229                                    NULL,
4230                                    &zone);
4231         return zone->node;
4232 }
4233 #endif
4234
4235 #else   /* CONFIG_NUMA */
4236
4237 static void set_zonelist_order(void)
4238 {
4239         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4240 }
4241
4242 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4243 {
4244         int node, local_node;
4245         enum zone_type j;
4246         struct zonelist *zonelist;
4247
4248         local_node = pgdat->node_id;
4249
4250         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4251         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4252
4253         /*
4254          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4255          * of all the other nodes.
4256          * We don't want to pressure a particular node, so when
4257          * building the zones for node N, we make sure that the
4258          * zones coming right after the local ones are those from
4259          * node N+1 (modulo N)
4260          */
4261         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4262                 if (!node_online(node))
4263                         continue;
4264                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4265         }
4266         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4267                 if (!node_online(node))
4268                         continue;
4269                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4270         }
4271
4272         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4273         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4274 }
4275
4276 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4277
4278 /*
4279  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4280  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4281  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4282  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4283  * with interrupts disabled.
4284  *
4285  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4286  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4287  * hotplugged processors.
4288  *
4289  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4290  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4291  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4292  */
4293 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4294 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4295 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4296
4297 /*
4298  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4299  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4300  */
4301 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4302
4303 /* return values int ....just for stop_machine() */
4304 static int __build_all_zonelists(void *data)
4305 {
4306         int nid;
4307         int cpu;
4308         pg_data_t *self = data;
4309
4310 #ifdef CONFIG_NUMA
4311         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4312 #endif
4313
4314         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4315                 build_zonelists(self);
4316         }
4317
4318         for_each_online_node(nid) {
4319                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4320
4321                 build_zonelists(pgdat);
4322         }
4323
4324         /*
4325          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4326          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4327          * each zone will be allocated later when the per cpu
4328          * allocator is available.
4329          *
4330          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4331          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4332          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4333          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4334          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4335          * (a chicken-egg dilemma).
4336          */
4337         for_each_possible_cpu(cpu) {
4338                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4339
4340 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4341                 /*
4342                  * We now know the "local memory node" for each node--
4343                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4344                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4345                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4346                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4347                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4348                  */
4349                 if (cpu_online(cpu))
4350                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4351 #endif
4352         }
4353
4354         return 0;
4355 }
4356
4357 static noinline void __init
4358 build_all_zonelists_init(void)
4359 {
4360         __build_all_zonelists(NULL);
4361         mminit_verify_zonelist();
4362         cpuset_init_current_mems_allowed();
4363 }
4364
4365 /*
4366  * Called with zonelists_mutex held always
4367  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4368  *
4369  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4370  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4371  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4372  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4373  */
4374 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4375 {
4376         set_zonelist_order();
4377
4378         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4379                 build_all_zonelists_init();
4380         } else {
4381 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4382                 if (zone)
4383                         setup_zone_pageset(zone);
4384 #endif
4385                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4386                    of zonelist */
4387                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4388                 /* cpuset refresh routine should be here */
4389         }
4390         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4391         /*
4392          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4393          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4394          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4395          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4396          * disabled and enable it later
4397          */
4398         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4399                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4400         else
4401                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4402
4403         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4404                 "Total pages: %ld\n",
4405                         nr_online_nodes,
4406                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4407                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4408                         vm_total_pages);
4409 #ifdef CONFIG_NUMA
4410         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4411 #endif
4412 }
4413
4414 /*
4415  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4416  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4417  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4418  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4419  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4420  * conservative, even though it seems large.
4421  *
4422  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4423  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4424  */
4425 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4426
4427 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4428 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4429 {
4430         unsigned long size = 1;
4431
4432         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4433
4434         while (size < pages)
4435                 size <<= 1;
4436
4437         /*
4438          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4439          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4440          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4441          */
4442         size = min(size, 4096UL);
4443
4444         return max(size, 4UL);
4445 }
4446 #else
4447 /*
4448  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4449  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4450  *
4451  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4452  *
4453  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4454  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4455  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4456  *
4457  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4458  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4459  *
4460  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4461  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4462  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4463  */
4464 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4465 {
4466         return 4096UL;
4467 }
4468 #endif
4469
4470 /*
4471  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4472  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4473  * hash function before the remainder is taken.
4474  */
4475 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4476 {
4477         return ffz(~size);
4478 }
4479
4480 /*
4481  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4482  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4483  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4484  */
4485 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4486                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4487 {
4488         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4489         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4490         unsigned long pfn;
4491         struct zone *z;
4492         unsigned long nr_initialised = 0;
4493
4494         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4495                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4496
4497         z = &pgdat->node_zones[zone];
4498         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4499                 /*
4500                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4501                  * handed to this function.  They do not
4502                  * exist on hotplugged memory.
4503                  */
4504                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4505                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4506                                 continue;
4507                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4508                                 continue;
4509                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4510                                                 &nr_initialised))
4511                                 break;
4512                 }
4513
4514                 /*
4515                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4516                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4517                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4518                  * the address space during boot when many long-lived
4519                  * kernel allocations are made.
4520                  *
4521                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4522                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4523                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4524                  * pfn out of zone.
4525                  */
4526                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4527                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4528
4529                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4530                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4531                 } else {
4532                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4533                 }
4534         }
4535 }
4536
4537 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4538 {
4539         unsigned int order, t;
4540         for_each_migratetype_order(order, t) {
4541                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4542                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4543         }
4544 }
4545
4546 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4547 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4548         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4549 #endif
4550
4551 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4552 {
4553 #ifdef CONFIG_MMU
4554         int batch;
4555
4556         /*
4557          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4558          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4559          *
4560          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4561          */
4562         batch = zone->managed_pages / 1024;
4563         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4564                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4565         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4566         if (batch < 1)
4567                 batch = 1;
4568
4569         /*
4570          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4571          * of 2 value was found to be more likely to have
4572          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4573          *
4574          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4575          * batches of pages, one task can end up with a lot
4576          * of pages of one half of the possible page colors
4577          * and the other with pages of the other colors.
4578          */
4579         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4580
4581         return batch;
4582
4583 #else
4584         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4585          * conditions.
4586          *
4587          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4588          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4589          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4590          *
4591          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4592          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4593          * can be a significant delay between the individual batches being
4594          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4595          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4596          */
4597         return 0;
4598 #endif
4599 }
4600
4601 /*
4602  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4603  * ->batch must never be higher then ->high.
4604  * The following function updates them in a safe manner without read side
4605  * locking.
4606  *
4607  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4608  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4609  *
4610  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4611  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4612  * exist).
4613  */
4614 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4615                 unsigned long batch)
4616 {
4617        /* start with a fail safe value for batch */
4618         pcp->batch = 1;
4619         smp_wmb();
4620
4621        /* Update high, then batch, in order */
4622         pcp->high = high;
4623         smp_wmb();
4624
4625         pcp->batch = batch;
4626 }
4627
4628 /* a companion to pageset_set_high() */
4629 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4630 {
4631         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4632 }
4633
4634 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4635 {
4636         struct per_cpu_pages *pcp;
4637         int migratetype;
4638
4639         memset(p, 0, sizeof(*p));
4640
4641         pcp = &p->pcp;
4642         pcp->count = 0;
4643         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4644                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4645 }
4646
4647 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4648 {
4649         pageset_init(p);
4650         pageset_set_batch(p, batch);
4651 }
4652
4653 /*
4654  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4655  * to the value high for the pageset p.
4656  */
4657 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4658                                 unsigned long high)
4659 {
4660         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4661         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4662                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4663
4664         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4665 }
4666
4667 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4668                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4669 {
4670         if (percpu_pagelist_fraction)
4671                 pageset_set_high(pcp,
4672                         (zone->managed_pages /
4673                                 percpu_pagelist_fraction));
4674         else
4675                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4676 }
4677
4678 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4679 {
4680         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4681
4682         pageset_init(pcp);
4683         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4684 }
4685
4686 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4687 {
4688         int cpu;
4689         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4690         for_each_possible_cpu(cpu)
4691                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4692 }
4693
4694 /*
4695  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4696  * Before this call only boot pagesets were available.
4697  */
4698 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4699 {
4700         struct zone *zone;
4701
4702         for_each_populated_zone(zone)
4703                 setup_zone_pageset(zone);
4704 }
4705
4706 static noinline __init_refok
4707 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4708 {
4709         int i;
4710         size_t alloc_size;
4711
4712         /*
4713          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4714          * per zone.
4715          */
4716         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4717                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4718         zone->wait_table_bits =
4719                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4720         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4721                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4722
4723         if (!slab_is_available()) {
4724                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4725                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4726                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4727         } else {
4728                 /*
4729                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4730                  * via memory hot-add.
4731                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4732                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4733                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4734                  * node itself as well.
4735                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4736                  * necessary.
4737                  */
4738                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4739         }
4740         if (!zone->wait_table)
4741                 return -ENOMEM;
4742
4743         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4744                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4745
4746         return 0;
4747 }
4748
4749 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4750 {
4751         /*
4752          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4753          * relies on the ability of the linker to provide the
4754          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4755          */
4756         zone->pageset = &boot_pageset;
4757
4758         if (populated_zone(zone))
4759                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4760                         zone->name, zone->present_pages,
4761                                          zone_batchsize(zone));
4762 }
4763
4764 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4765                                         unsigned long zone_start_pfn,
4766                                         unsigned long size)
4767 {
4768         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4769         int ret;
4770         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4771         if (ret)
4772                 return ret;
4773         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4774
4775         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4776
4777         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4778                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4779                         pgdat->node_id,
4780                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4781                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4782
4783         zone_init_free_lists(zone);
4784
4785         return 0;
4786 }
4787
4788 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4789 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4790
4791 /*
4792  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4793  */
4794 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4795                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4796 {
4797         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4798         int nid;
4799
4800         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4801                 return state->last_nid;
4802
4803         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4804         if (nid != -1) {
4805                 state->last_start = start_pfn;
4806                 state->last_end = end_pfn;
4807                 state->last_nid = nid;
4808         }
4809
4810         return nid;
4811 }
4812 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4813
4814 /**
4815  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4816  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4817  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4818  *
4819  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4820  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4821  * memblock_free_early_nid() manually.
4822  */
4823 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4824 {
4825         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4826         int i, this_nid;
4827
4828         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4829                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4830                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4831
4832                 if (start_pfn < end_pfn)
4833                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4834                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4835                                         this_nid);
4836         }
4837 }
4838
4839 /**
4840  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4841  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4842  *
4843  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4844  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4845  */
4846 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4847 {
4848         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4849         int i, this_nid;
4850
4851         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4852                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4853 }
4854
4855 /**
4856  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4857  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4858  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4859  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4860  *
4861  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4862  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4863  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4864  * PFNs will be 0.
4865  */
4866 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4867                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4868 {
4869         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4870         int i;
4871
4872         *start_pfn = -1UL;
4873         *end_pfn = 0;
4874
4875         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4876                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4877                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4878         }
4879
4880         if (*start_pfn == -1UL)
4881                 *start_pfn = 0;
4882 }
4883
4884 /*
4885  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4886  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4887  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4888  */
4889 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4890 {
4891         int zone_index;
4892         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4893                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4894                         continue;
4895
4896                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4897                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4898                         break;
4899         }
4900
4901         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4902         movable_zone = zone_index;
4903 }
4904
4905 /*
4906  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4907  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4908  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4909  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4910  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4911  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4912  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4913  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4914  */
4915 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4916                                         unsigned long zone_type,
4917                                         unsigned long node_start_pfn,
4918                                         unsigned long node_end_pfn,
4919                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4920                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4921 {
4922         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4923         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4924                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4925                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4926                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4927                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4928                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4929
4930                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4931                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4932                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4933                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4934
4935                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4936                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4937                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4938         }
4939 }
4940
4941 /*
4942  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4943  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4944  */
4945 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4946                                         unsigned long zone_type,
4947                                         unsigned long node_start_pfn,
4948                                         unsigned long node_end_pfn,
4949                                         unsigned long *ignored)
4950 {
4951         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4952
4953         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
4954         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
4955                 return 0;
4956
4957         /* Get the start and end of the zone */
4958         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4959         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4960         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4961                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4962                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4963
4964         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4965         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4966                 return 0;
4967
4968         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4969         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4970         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4971
4972         /* Return the spanned pages */
4973         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4974 }
4975
4976 /*
4977  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4978  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4979  */
4980 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4981                                 unsigned long range_start_pfn,
4982                                 unsigned long range_end_pfn)
4983 {
4984         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4985         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4986         int i;
4987
4988         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4989                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4990                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4991                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4992         }
4993         return nr_absent;
4994 }
4995
4996 /**
4997  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4998  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4999  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5000  *
5001  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5002  */
5003 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5004                                                         unsigned long end_pfn)
5005 {
5006         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5007 }
5008
5009 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5010 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5011                                         unsigned long zone_type,
5012                                         unsigned long node_start_pfn,
5013                                         unsigned long node_end_pfn,
5014                                         unsigned long *ignored)
5015 {
5016         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5017         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5018         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5019
5020         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5021         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5022                 return 0;
5023
5024         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5025         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5026
5027         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5028                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5029                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5030         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5031 }
5032
5033 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5034 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5035                                         unsigned long zone_type,
5036                                         unsigned long node_start_pfn,
5037                                         unsigned long node_end_pfn,
5038                                         unsigned long *zones_size)
5039 {
5040         return zones_size[zone_type];
5041 }
5042
5043 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5044                                                 unsigned long zone_type,
5045                                                 unsigned long node_start_pfn,
5046                                                 unsigned long node_end_pfn,
5047                                                 unsigned long *zholes_size)
5048 {
5049         if (!zholes_size)
5050                 return 0;
5051
5052         return zholes_size[zone_type];
5053 }
5054
5055 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5056
5057 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5058                                                 unsigned long node_start_pfn,
5059                                                 unsigned long node_end_pfn,
5060                                                 unsigned long *zones_size,
5061                                                 unsigned long *zholes_size)
5062 {
5063         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5064         enum zone_type i;
5065
5066         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5067                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5068                 unsigned long size, real_size;
5069
5070                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5071                                                   node_start_pfn,
5072                                                   node_end_pfn,
5073                                                   zones_size);
5074                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5075                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5076                                                   zholes_size);
5077                 zone->spanned_pages = size;
5078                 zone->present_pages = real_size;
5079
5080                 totalpages += size;
5081                 realtotalpages += real_size;
5082         }
5083
5084         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5085         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5086         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5087                                                         realtotalpages);
5088 }
5089
5090 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5091 /*
5092  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5093  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5094  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5095  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5096  * bytes.
5097  */
5098 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5099 {
5100         unsigned long usemapsize;
5101
5102         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5103         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5104         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5105         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5106         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5107
5108         return usemapsize / 8;
5109 }
5110
5111 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5112                                 struct zone *zone,
5113                                 unsigned long zone_start_pfn,
5114                                 unsigned long zonesize)
5115 {
5116         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5117         zone->pageblock_flags = NULL;
5118         if (usemapsize)
5119                 zone->pageblock_flags =
5120                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5121                                                          pgdat->node_id);
5122 }
5123 #else
5124 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5125                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5126 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5127
5128 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5129
5130 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5131 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5132 {
5133         unsigned int order;
5134
5135         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5136         if (pageblock_order)
5137                 return;
5138
5139         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5140                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5141         else
5142                 order = MAX_ORDER - 1;
5143
5144         /*
5145          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5146          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5147          * powerpc.
5148          */
5149         pageblock_order = order;
5150 }
5151 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5152
5153 /*
5154  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5155  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5156  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5157  * the kernel config
5158  */
5159 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5160 {
5161 }
5162
5163 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5164
5165 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5166                                                    unsigned long present_pages)
5167 {
5168         unsigned long pages = spanned_pages;
5169
5170         /*
5171          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5172          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5173          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5174          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5175          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5176          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5177          */
5178         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5179             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5180                 pages = present_pages;
5181
5182         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5183 }
5184
5185 /*
5186  * Set up the zone data structures:
5187  *   - mark all pages reserved
5188  *   - mark all memory queues empty
5189  *   - clear the memory bitmaps
5190  *
5191  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5192  */
5193 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5194 {
5195         enum zone_type j;
5196         int nid = pgdat->node_id;
5197         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5198         int ret;
5199
5200         pgdat_resize_init(pgdat);
5201 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5202         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5203         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5204         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5205 #endif
5206         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5207         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5208         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5209
5210         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5211                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5212                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5213
5214                 size = zone->spanned_pages;
5215                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5216
5217                 /*
5218                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5219                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5220                  * and per-cpu initialisations
5221                  */
5222                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5223                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5224                         if (freesize >= memmap_pages) {
5225                                 freesize -= memmap_pages;
5226                                 if (memmap_pages)
5227                                         printk(KERN_DEBUG
5228                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5229                                                zone_names[j], memmap_pages);
5230                         } else
5231                                 printk(KERN_WARNING
5232                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5233                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5234                 }
5235
5236                 /* Account for reserved pages */
5237                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5238                         freesize -= dma_reserve;
5239                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5240                                         zone_names[0], dma_reserve);
5241                 }
5242
5243                 if (!is_highmem_idx(j))
5244                         nr_kernel_pages += freesize;
5245                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5246                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5247                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5248                 nr_all_pages += freesize;
5249
5250                 /*
5251                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5252                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5253                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5254                  */
5255                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5256 #ifdef CONFIG_NUMA
5257                 zone->node = nid;
5258                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5259                                                 / 100;
5260                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5261 #endif
5262                 zone->name = zone_names[j];
5263                 spin_lock_init(&zone->lock);
5264                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5265                 zone_seqlock_init(zone);
5266                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5267                 zone_pcp_init(zone);
5268
5269                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5270                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5271
5272                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5273                 if (!size)
5274                         continue;
5275
5276                 set_pageblock_order();
5277                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5278                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5279                 BUG_ON(ret);
5280                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5281                 zone_start_pfn += size;
5282         }
5283 }
5284
5285 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5286 {
5287         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5288         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5289
5290         /* Skip empty nodes */
5291         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5292                 return;
5293
5294 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5295         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5296         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5297         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5298         if (!pgdat->node_mem_map) {
5299                 unsigned long size, end;
5300                 struct page *map;
5301
5302                 /*
5303                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5304                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5305                  * for the buddy allocator to function correctly.
5306                  */
5307                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5308                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5309                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5310                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5311                 if (!map)
5312                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5313                                                                pgdat->node_id);
5314                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5315         }
5316 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5317         /*
5318          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5319          */
5320         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5321                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5322 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5323                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5324                         mem_map -= offset;
5325 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5326         }
5327 #endif
5328 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5329 }
5330
5331 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5332                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5333 {
5334         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5335         unsigned long start_pfn = 0;
5336         unsigned long end_pfn = 0;
5337
5338         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5339         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5340
5341         reset_deferred_meminit(pgdat);
5342         pgdat->node_id = nid;
5343         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5344 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5345         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5346         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5347                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5348                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5349 #endif
5350         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5351                                   zones_size, zholes_size);
5352
5353         alloc_node_mem_map(pgdat);
5354 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5355         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5356                 nid, (unsigned long)pgdat,
5357                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5358 #endif
5359
5360         free_area_init_core(pgdat);
5361 }
5362
5363 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5364
5365 #if MAX_NUMNODES > 1
5366 /*
5367  * Figure out the number of possible node ids.
5368  */
5369 void __init setup_nr_node_ids(void)
5370 {
5371         unsigned int highest;
5372
5373         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5374         nr_node_ids = highest + 1;
5375 }
5376 #endif
5377
5378 /**
5379  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5380  *
5381  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5382  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5383  * all the nodes.
5384  *
5385  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5386  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5387  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5388  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5389  *
5390  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5391  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5392  * populated node map.
5393  *
5394  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5395  * requirement (single node).
5396  */
5397 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5398 {
5399         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5400         unsigned long start, end, mask;
5401         int last_nid = -1;
5402         int i, nid;
5403
5404         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5405                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5406                         last_nid = nid;
5407                         last_end = end;
5408                         continue;
5409                 }
5410
5411                 /*
5412                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5413                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5414                  * too coarse to separate the current node from the last.
5415                  */
5416                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5417                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5418                         mask <<= 1;
5419
5420                 /* accumulate all internode masks */
5421                 accl_mask |= mask;
5422         }
5423
5424         /* convert mask to number of pages */
5425         return ~accl_mask + 1;
5426 }
5427
5428 /* Find the lowest pfn for a node */
5429 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5430 {
5431         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5432         unsigned long start_pfn;
5433         int i;
5434
5435         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5436                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5437
5438         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5439                 printk(KERN_WARNING
5440                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5441                 return 0;
5442         }
5443
5444         return min_pfn;
5445 }
5446
5447 /**
5448  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5449  *
5450  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5451  * memblock_set_node().
5452  */
5453 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5454 {
5455         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5456 }
5457
5458 /*
5459  * early_calculate_totalpages()
5460  * Sum pages in active regions for movable zone.
5461  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5462  */
5463 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5464 {
5465         unsigned long totalpages = 0;
5466         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5467         int i, nid;
5468
5469         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5470                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5471
5472                 totalpages += pages;
5473                 if (pages)
5474                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5475         }
5476         return totalpages;
5477 }
5478
5479 /*
5480  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5481  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5482  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5483  * others
5484  */
5485 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5486 {
5487         int i, nid;
5488         unsigned long usable_startpfn;
5489         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5490         /* save the state before borrow the nodemask */
5491         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5492         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5493         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5494         struct memblock_region *r;
5495
5496         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5497         find_usable_zone_for_movable();
5498
5499         /*
5500          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5501          * options.
5502          */
5503         if (movable_node_is_enabled()) {
5504                 for_each_memblock(memory, r) {
5505                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5506                                 continue;
5507
5508                         nid = r->nid;
5509
5510                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5511                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5512                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5513                                 usable_startpfn;
5514                 }
5515
5516                 goto out2;
5517         }
5518
5519         /*
5520          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5521          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5522          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5523          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5524          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5525          * what movablecore would have allowed.
5526          */
5527         if (required_movablecore) {
5528                 unsigned long corepages;
5529
5530                 /*
5531                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5532                  * was requested by the user
5533                  */
5534                 required_movablecore =
5535                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5536                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5537                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5538
5539                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5540         }
5541
5542         /*
5543          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5544          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5545          */
5546         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5547                 goto out;
5548
5549         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5550         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5551
5552 restart:
5553         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5554         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5555         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5556                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5557
5558                 /*
5559                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5560                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5561                  * amount of memory for the kernel
5562                  */
5563                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5564                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5565
5566                 /*
5567                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5568                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5569                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5570                  */
5571                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5572
5573                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5574                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5575                         unsigned long size_pages;
5576
5577                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5578                         if (start_pfn >= end_pfn)
5579                                 continue;
5580
5581                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5582                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5583                                 unsigned long kernel_pages;
5584                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5585                                                                 - start_pfn;
5586
5587                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5588                                                         kernelcore_remaining);
5589                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5590                                                         required_kernelcore);
5591
5592                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5593                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5594
5595                                         /*
5596                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5597                                          * that if we have to rebalance
5598                                          * kernelcore across nodes, we will
5599                                          * not double account here
5600                                          */
5601                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5602                                         continue;
5603                                 }
5604                                 start_pfn = usable_startpfn;
5605                         }
5606
5607                         /*
5608                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5609                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5610                          * number of pages used as kernelcore
5611                          */
5612                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5613                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5614                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5615                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5616
5617                         /*
5618                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5619                          * break if the kernelcore for this node has been
5620                          * satisfied
5621                          */
5622                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5623                                                                 size_pages);
5624                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5625                         if (!kernelcore_remaining)
5626                                 break;
5627                 }
5628         }
5629
5630         /*
5631          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5632          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5633          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5634          * satisfied
5635          */
5636         usable_nodes--;
5637         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5638                 goto restart;
5639
5640 out2:
5641         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5642         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5643                 zone_movable_pfn[nid] =
5644                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5645
5646 out:
5647         /* restore the node_state */
5648         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5649 }
5650
5651 /* Any regular or high memory on that node ? */
5652 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5653 {
5654         enum zone_type zone_type;
5655
5656         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5657                 return;
5658
5659         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5660                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5661                 if (populated_zone(zone)) {
5662                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5663                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5664                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5665                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5666                         break;
5667                 }
5668         }
5669 }
5670
5671 /**
5672  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5673  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5674  *
5675  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5676  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5677  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5678  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5679  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5680  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5681  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5682  * at arch_max_dma_pfn.
5683  */
5684 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5685 {
5686         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5687         int i, nid;
5688
5689         /* Record where the zone boundaries are */
5690         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5691                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5692         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5693                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5694         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5695         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5696         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5697                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5698                         continue;
5699                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5700                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5701                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5702                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5703         }
5704         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5705         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5706
5707         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5708         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5709         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5710
5711         /* Print out the zone ranges */
5712         pr_info("Zone ranges:\n");
5713         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5714                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5715                         continue;
5716                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5717                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5718                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5719                         pr_cont("empty\n");
5720                 else
5721                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5722                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5723                                         << PAGE_SHIFT,
5724                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5725                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5726         }
5727
5728         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5729         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5730         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5731                 if (zone_movable_pfn[i])
5732                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5733                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5734         }
5735
5736         /* Print out the early node map */
5737         pr_info("Early memory node ranges\n");
5738         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5739                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5740                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5741                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5742
5743         /* Initialise every node */
5744         mminit_verify_pageflags_layout();
5745         setup_nr_node_ids();
5746         for_each_online_node(nid) {
5747                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5748                 free_area_init_node(nid, NULL,
5749                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5750
5751                 /* Any memory on that node */
5752                 if (pgdat->node_present_pages)
5753                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5754                 check_for_memory(pgdat, nid);
5755         }
5756 }
5757
5758 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5759 {
5760         unsigned long long coremem;
5761         if (!p)
5762                 return -EINVAL;
5763
5764         coremem = memparse(p, &p);
5765         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5766
5767         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5768         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5769
5770         return 0;
5771 }
5772
5773 /*
5774  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5775  * cannot be reclaimed or migrated.
5776  */
5777 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5778 {
5779         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5780 }
5781
5782 /*
5783  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5784  * can be reclaimed or migrated.
5785  */
5786 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5787 {
5788         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5789 }
5790
5791 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5792 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5793
5794 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5795
5796 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5797 {
5798         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5799         page_zone(page)->managed_pages += count;
5800         totalram_pages += count;
5801 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5802         if (PageHighMem(page))
5803                 totalhigh_pages += count;
5804 #endif
5805         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5806 }
5807 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5808
5809 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5810 {
5811         void *pos;
5812         unsigned long pages = 0;
5813
5814         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5815         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5816         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5817                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5818                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5819                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5820         }
5821
5822         if (pages && s)
5823                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5824                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5825
5826         return pages;
5827 }
5828 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5829
5830 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5831 void free_highmem_page(struct page *page)
5832 {
5833         __free_reserved_page(page);
5834         totalram_pages++;
5835         page_zone(page)->managed_pages++;
5836         totalhigh_pages++;
5837 }
5838 #endif
5839
5840
5841 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5842 {
5843         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5844         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5845
5846         physpages = get_num_physpages();
5847         codesize = _etext - _stext;
5848         datasize = _edata - _sdata;
5849         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5850         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5851         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5852         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5853
5854         /*
5855          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5856          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5857          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5858          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5859          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5860          */
5861 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5862         do { \
5863                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5864                         size -= adj; \
5865         } while (0)
5866
5867         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5868                      _sinittext, init_code_size);
5869         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5870         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5871         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5872         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5873
5874 #undef  adj_init_size
5875
5876         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5877                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5878                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5879 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5880                ", %luK highmem"
5881 #endif
5882                "%s%s)\n",
5883                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5884                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5885                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5886                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5887                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5888 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5889                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5890 #endif
5891                str ? ", " : "", str ? str : "");
5892 }
5893
5894 /**
5895  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5896  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5897  *
5898  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
5899  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5900  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5901  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5902  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5903  * smaller per-cpu batchsize.
5904  */
5905 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5906 {
5907         dma_reserve = new_dma_reserve;
5908 }
5909
5910 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5911 {
5912         free_area_init_node(0, zones_size,
5913                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5914 }
5915
5916 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5917                                  unsigned long action, void *hcpu)
5918 {
5919         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5920
5921         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5922                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5923                 drain_pages(cpu);
5924
5925                 /*
5926                  * Spill the event counters of the dead processor
5927                  * into the current processors event counters.
5928                  * This artificially elevates the count of the current
5929                  * processor.
5930                  */
5931                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5932
5933                 /*
5934                  * Zero the differential counters of the dead processor
5935                  * so that the vm statistics are consistent.
5936                  *
5937                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5938                  * race with what we are doing.
5939                  */
5940                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5941         }
5942         return NOTIFY_OK;
5943 }
5944
5945 void __init page_alloc_init(void)
5946 {
5947         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5948 }
5949
5950 /*
5951  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
5952  *      or min_free_kbytes changes.
5953  */
5954 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5955 {
5956         struct pglist_data *pgdat;
5957         unsigned long reserve_pages = 0;
5958         enum zone_type i, j;
5959
5960         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5961                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5962                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5963                         long max = 0;
5964
5965                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5966                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5967                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5968                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5969                         }
5970
5971                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5972                         max += high_wmark_pages(zone);
5973
5974                         if (max > zone->managed_pages)
5975                                 max = zone->managed_pages;
5976
5977                         zone->totalreserve_pages = max;
5978
5979                         reserve_pages += max;
5980                 }
5981         }
5982         totalreserve_pages = reserve_pages;
5983 }
5984
5985 /*
5986  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5987  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5988  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5989  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5990  */
5991 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5992 {
5993         struct pglist_data *pgdat;
5994         enum zone_type j, idx;
5995
5996         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5997                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5998                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5999                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6000
6001                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6002
6003                         idx = j;
6004                         while (idx) {
6005                                 struct zone *lower_zone;
6006
6007                                 idx--;
6008
6009                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6010                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6011
6012                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6013                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6014                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6015                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6016                         }
6017                 }
6018         }
6019
6020         /* update totalreserve_pages */
6021         calculate_totalreserve_pages();
6022 }
6023
6024 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6025 {
6026         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6027         unsigned long lowmem_pages = 0;
6028         struct zone *zone;
6029         unsigned long flags;
6030
6031         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6032         for_each_zone(zone) {
6033                 if (!is_highmem(zone))
6034                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6035         }
6036
6037         for_each_zone(zone) {
6038                 u64 tmp;
6039
6040                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6041                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6042                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6043                 if (is_highmem(zone)) {
6044                         /*
6045                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6046                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6047                          * value here.
6048                          *
6049                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6050                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6051                          * not be capped for highmem.
6052                          */
6053                         unsigned long min_pages;
6054
6055                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6056                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6057                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6058                 } else {
6059                         /*
6060                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6061                          * proportionate to the zone's size.
6062                          */
6063                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6064                 }
6065
6066                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6067                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6068
6069                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6070                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6071                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6072
6073                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6074         }
6075
6076         /* update totalreserve_pages */
6077         calculate_totalreserve_pages();
6078 }
6079
6080 /**
6081  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6082  * or when memory is hot-{added|removed}
6083  *
6084  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6085  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6086  */
6087 void setup_per_zone_wmarks(void)
6088 {
6089         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6090         __setup_per_zone_wmarks();
6091         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6092 }
6093
6094 /*
6095  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6096  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6097  * to be referenced again before it is swapped out.
6098  *
6099  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6100  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6101  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6102  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6103  *
6104  * total     target    max
6105  * memory    ratio     inactive anon
6106  * -------------------------------------
6107  *   10MB       1         5MB
6108  *  100MB       1        50MB
6109  *    1GB       3       250MB
6110  *   10GB      10       0.9GB
6111  *  100GB      31         3GB
6112  *    1TB     101        10GB
6113  *   10TB     320        32GB
6114  */
6115 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6116 {
6117         unsigned int gb, ratio;
6118
6119         /* Zone size in gigabytes */
6120         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6121         if (gb)
6122                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6123         else
6124                 ratio = 1;
6125
6126         zone->inactive_ratio = ratio;
6127 }
6128
6129 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6130 {
6131         struct zone *zone;
6132
6133         for_each_zone(zone)
6134                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6135 }
6136
6137 /*
6138  * Initialise min_free_kbytes.
6139  *
6140  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6141  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6142  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6143  *
6144  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6145  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6146  *
6147  * which yields
6148  *
6149  * 16MB:        512k
6150  * 32MB:        724k
6151  * 64MB:        1024k
6152  * 128MB:       1448k
6153  * 256MB:       2048k
6154  * 512MB:       2896k
6155  * 1024MB:      4096k
6156  * 2048MB:      5792k
6157  * 4096MB:      8192k
6158  * 8192MB:      11584k
6159  * 16384MB:     16384k
6160  */
6161 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6162 {
6163         unsigned long lowmem_kbytes;
6164         int new_min_free_kbytes;
6165
6166         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6167         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6168
6169         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6170                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6171                 if (min_free_kbytes < 128)
6172                         min_free_kbytes = 128;
6173                 if (min_free_kbytes > 65536)
6174                         min_free_kbytes = 65536;
6175         } else {
6176                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6177                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6178         }
6179         setup_per_zone_wmarks();
6180         refresh_zone_stat_thresholds();
6181         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6182         setup_per_zone_inactive_ratio();
6183         return 0;
6184 }
6185 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6186
6187 /*
6188  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6189  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6190  *      changes.
6191  */
6192 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6193         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6194 {
6195         int rc;
6196
6197         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6198         if (rc)
6199                 return rc;
6200
6201         if (write) {
6202                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6203                 setup_per_zone_wmarks();
6204         }
6205         return 0;
6206 }
6207
6208 #ifdef CONFIG_NUMA
6209 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6210         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6211 {
6212         struct zone *zone;
6213         int rc;
6214
6215         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6216         if (rc)
6217                 return rc;
6218
6219         for_each_zone(zone)
6220                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6221                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6222         return 0;
6223 }
6224
6225 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6226         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6227 {
6228         struct zone *zone;
6229         int rc;
6230
6231         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6232         if (rc)
6233                 return rc;
6234
6235         for_each_zone(zone)
6236                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6237                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6238         return 0;
6239 }
6240 #endif
6241
6242 /*
6243  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6244  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6245  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6246  *
6247  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6248  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6249  * if in function of the boot time zone sizes.
6250  */
6251 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6252         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6253 {
6254         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6255         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6256         return 0;
6257 }
6258
6259 /*
6260  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6261  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6262  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6263  */
6264 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6265         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6266 {
6267         struct zone *zone;
6268         int old_percpu_pagelist_fraction;
6269         int ret;
6270
6271         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6272         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6273
6274         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6275         if (!write || ret < 0)
6276                 goto out;
6277
6278         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6279         if (percpu_pagelist_fraction &&
6280             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6281                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6282                 ret = -EINVAL;
6283                 goto out;
6284         }
6285
6286         /* No change? */
6287         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6288                 goto out;
6289
6290         for_each_populated_zone(zone) {
6291                 unsigned int cpu;
6292
6293                 for_each_possible_cpu(cpu)
6294                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6295                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6296         }
6297 out:
6298         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6299         return ret;
6300 }
6301
6302 #ifdef CONFIG_NUMA
6303 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6304
6305 static int __init set_hashdist(char *str)
6306 {
6307         if (!str)
6308                 return 0;
6309         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6310         return 1;
6311 }
6312 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6313 #endif
6314
6315 /*
6316  * allocate a large system hash table from bootmem
6317  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6318  *   quantity of entries
6319  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6320  */
6321 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6322                                      unsigned long bucketsize,
6323                                      unsigned long numentries,
6324                                      int scale,
6325                                      int flags,
6326                                      unsigned int *_hash_shift,
6327                                      unsigned int *_hash_mask,
6328                                      unsigned long low_limit,
6329                                      unsigned long high_limit)
6330 {
6331         unsigned long long max = high_limit;
6332         unsigned long log2qty, size;
6333         void *table = NULL;
6334
6335         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6336         if (!numentries) {
6337                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6338                 numentries = nr_kernel_pages;
6339
6340                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6341                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6342                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6343
6344                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6345                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6346                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6347                 else
6348                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6349
6350                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6351                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6352                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6353                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6354                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6355                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6356                                 BUG_ON(!numentries);
6357                         }
6358                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6359                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6360         }
6361         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6362
6363         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6364         if (max == 0) {
6365                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6366                 do_div(max, bucketsize);
6367         }
6368         max = min(max, 0x80000000ULL);
6369
6370         if (numentries < low_limit)
6371                 numentries = low_limit;
6372         if (numentries > max)
6373                 numentries = max;
6374
6375         log2qty = ilog2(numentries);
6376
6377         do {
6378                 size = bucketsize << log2qty;
6379                 if (flags & HASH_EARLY)
6380                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6381                 else if (hashdist)
6382                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6383                 else {
6384                         /*
6385                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6386                          * some pages at the end of hash table which
6387                          * alloc_pages_exact() automatically does
6388                          */
6389                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6390                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6391                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6392                         }
6393                 }
6394         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6395
6396         if (!table)
6397                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6398
6399         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6400                tablename,
6401                (1UL << log2qty),
6402                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6403                size);
6404
6405         if (_hash_shift)
6406                 *_hash_shift = log2qty;
6407         if (_hash_mask)
6408                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6409
6410         return table;
6411 }
6412
6413 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6414 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6415                                                         unsigned long pfn)
6416 {
6417 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6418         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6419 #else
6420         return zone->pageblock_flags;
6421 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6422 }
6423
6424 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6425 {
6426 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6427         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6428         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6429 #else
6430         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6431         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6432 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6433 }
6434
6435 /**
6436  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6437  * @page: The page within the block of interest
6438  * @pfn: The target page frame number
6439  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6440  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6441  *
6442  * Return: pageblock_bits flags
6443  */
6444 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6445                                         unsigned long end_bitidx,
6446                                         unsigned long mask)
6447 {
6448         struct zone *zone;
6449         unsigned long *bitmap;
6450         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6451         unsigned long word;
6452
6453         zone = page_zone(page);
6454         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6455         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6456         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6457         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6458
6459         word = bitmap[word_bitidx];
6460         bitidx += end_bitidx;
6461         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6462 }
6463
6464 /**
6465  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6466  * @page: The page within the block of interest
6467  * @flags: The flags to set
6468  * @pfn: The target page frame number
6469  * @end_bitidx: The last bit of interest
6470  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6471  */
6472 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6473                                         unsigned long pfn,
6474                                         unsigned long end_bitidx,
6475                                         unsigned long mask)
6476 {
6477         struct zone *zone;
6478         unsigned long *bitmap;
6479         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6480         unsigned long old_word, word;
6481
6482         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6483
6484         zone = page_zone(page);
6485         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6486         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6487         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6488         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6489
6490         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6491
6492         bitidx += end_bitidx;
6493         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6494         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6495
6496         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6497         for (;;) {
6498                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6499                 if (word == old_word)
6500                         break;
6501                 word = old_word;
6502         }
6503 }
6504
6505 /*
6506  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6507  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6508  *
6509  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6510  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6511  * expect this function should be exact.
6512  */
6513 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6514                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6515 {
6516         unsigned long pfn, iter, found;
6517         int mt;
6518
6519         /*
6520          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6521          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6522          */
6523         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6524                 return false;
6525         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6526         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6527                 return false;
6528
6529         pfn = page_to_pfn(page);
6530         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6531                 unsigned long check = pfn + iter;
6532
6533                 if (!pfn_valid_within(check))
6534                         continue;
6535
6536                 page = pfn_to_page(check);
6537
6538                 /*
6539                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6540                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6541                  * handle each tail page individually in migration.
6542                  */
6543                 if (PageHuge(page)) {
6544                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6545                         continue;
6546                 }
6547
6548                 /*
6549                  * We can't use page_count without pin a page
6550                  * because another CPU can free compound page.
6551                  * This check already skips compound tails of THP
6552                  * because their page->_count is zero at all time.
6553                  */
6554                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6555                         if (PageBuddy(page))
6556                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6557                         continue;
6558                 }
6559
6560                 /*
6561                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6562                  * page_count() is not 0.
6563                  */
6564                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6565                         continue;
6566
6567                 if (!PageLRU(page))
6568                         found++;
6569                 /*
6570                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6571                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6572                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6573                  */
6574                 /*
6575                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6576                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6577                  *
6578                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6579                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6580                  * page at boot.
6581                  */
6582                 if (found > count)
6583                         return true;
6584         }
6585         return false;
6586 }
6587
6588 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6589 {
6590         struct zone *zone;
6591         unsigned long pfn;
6592
6593         /*
6594          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6595          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6596          * the zone but still within the section.
6597          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6598          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6599          */
6600         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6601                 return false;
6602
6603         zone = page_zone(page);
6604         pfn = page_to_pfn(page);
6605         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6606                 return false;
6607
6608         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6609 }
6610
6611 #ifdef CONFIG_CMA
6612
6613 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6614 {
6615         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6616                              pageblock_nr_pages) - 1);
6617 }
6618
6619 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6620 {
6621         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6622                                 pageblock_nr_pages));
6623 }
6624
6625 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6626 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6627                                         unsigned long start, unsigned long end)
6628 {
6629         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6630         unsigned long nr_reclaimed;
6631         unsigned long pfn = start;
6632         unsigned int tries = 0;
6633         int ret = 0;
6634
6635         migrate_prep();
6636
6637         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6638                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6639                         ret = -EINTR;
6640                         break;
6641                 }
6642
6643                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6644                         cc->nr_migratepages = 0;
6645                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6646                         if (!pfn) {
6647                                 ret = -EINTR;
6648                                 break;
6649                         }
6650                         tries = 0;
6651                 } else if (++tries == 5) {
6652                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6653                         break;
6654                 }
6655
6656                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6657                                                         &cc->migratepages);
6658                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6659
6660                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6661                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6662         }
6663         if (ret < 0) {
6664                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6665                 return ret;
6666         }
6667         return 0;
6668 }
6669
6670 /**
6671  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6672  * @start:      start PFN to allocate
6673  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6674  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6675  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6676  *                      in range must have the same migratetype and it must
6677  *                      be either of the two.
6678  *
6679  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6680  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6681  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6682  * pages fall in.
6683  *
6684  * The PFN range must belong to a single zone.
6685  *
6686  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6687  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6688  * need to be freed with free_contig_range().
6689  */
6690 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6691                        unsigned migratetype)
6692 {
6693         unsigned long outer_start, outer_end;
6694         unsigned int order;
6695         int ret = 0;
6696
6697         struct compact_control cc = {
6698                 .nr_migratepages = 0,
6699                 .order = -1,
6700                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6701                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6702                 .ignore_skip_hint = true,
6703         };
6704         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6705
6706         /*
6707          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6708          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6709          * have different sizes, and due to the way page allocator
6710          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6711          * that page allocator won't try to merge buddies from
6712          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6713          * other migration type.
6714          *
6715          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6716          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6717          * we are interested in).  This will put all the pages in
6718          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6719          *
6720          * When this is done, we take the pages in range from page
6721          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6722          * page allocator will never consider using them.
6723          *
6724          * This lets us mark the pageblocks back as
6725          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6726          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6727          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6728          */
6729
6730         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6731                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6732                                        false);
6733         if (ret)
6734                 return ret;
6735
6736         /*
6737          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
6738          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
6739          */
6740         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6741         if (ret && ret != -EBUSY)
6742                 goto done;
6743
6744         /*
6745          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6746          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6747          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6748          * What we are going to do is to allocate all pages from
6749          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6750          *
6751          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6752          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6753          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6754          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6755          * once this is done free the pages we are not interested in.
6756          *
6757          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6758          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6759          */
6760
6761         lru_add_drain_all();
6762         drain_all_pages(cc.zone);
6763
6764         order = 0;
6765         outer_start = start;
6766         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6767                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6768                         outer_start = start;
6769                         break;
6770                 }
6771                 outer_start &= ~0UL << order;
6772         }
6773
6774         if (outer_start != start) {
6775                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
6776
6777                 /*
6778                  * outer_start page could be small order buddy page and
6779                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
6780                  * in this case to report failed page properly
6781                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
6782                  */
6783                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
6784                         outer_start = start;
6785         }
6786
6787         /* Make sure the range is really isolated. */
6788         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6789                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6790                         __func__, outer_start, end);
6791                 ret = -EBUSY;
6792                 goto done;
6793         }
6794
6795         /* Grab isolated pages from freelists. */
6796         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6797         if (!outer_end) {
6798                 ret = -EBUSY;
6799                 goto done;
6800         }
6801
6802         /* Free head and tail (if any) */
6803         if (start != outer_start)
6804                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6805         if (end != outer_end)
6806                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6807
6808 done:
6809         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6810                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6811         return ret;
6812 }
6813
6814 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6815 {
6816         unsigned int count = 0;
6817
6818         for (; nr_pages--; pfn++) {
6819                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6820
6821                 count += page_count(page) != 1;
6822                 __free_page(page);
6823         }
6824         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6825 }
6826 #endif
6827
6828 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6829 /*
6830  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6831  * page high values need to be recalulated.
6832  */
6833 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6834 {
6835         unsigned cpu;
6836         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6837         for_each_possible_cpu(cpu)
6838                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6839                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6840         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6841 }
6842 #endif
6843
6844 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6845 {
6846         unsigned long flags;
6847         int cpu;
6848         struct per_cpu_pageset *pset;
6849
6850         /* avoid races with drain_pages()  */
6851         local_irq_save(flags);
6852         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6853                 for_each_online_cpu(cpu) {
6854                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6855                         drain_zonestat(zone, pset);
6856                 }
6857                 free_percpu(zone->pageset);
6858                 zone->pageset = &boot_pageset;
6859         }
6860         local_irq_restore(flags);
6861 }
6862
6863 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6864 /*
6865  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6866  */
6867 void
6868 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6869 {
6870         struct page *page;
6871         struct zone *zone;
6872         unsigned int order, i;
6873         unsigned long pfn;
6874         unsigned long flags;
6875         /* find the first valid pfn */
6876         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6877                 if (pfn_valid(pfn))
6878                         break;
6879         if (pfn == end_pfn)
6880                 return;
6881         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6882         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6883         pfn = start_pfn;
6884         while (pfn < end_pfn) {
6885                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6886                         pfn++;
6887                         continue;
6888                 }
6889                 page = pfn_to_page(pfn);
6890                 /*
6891                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6892                  * page_count() is not 0.
6893                  */
6894                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6895                         pfn++;
6896                         SetPageReserved(page);
6897                         continue;
6898                 }
6899
6900                 BUG_ON(page_count(page));
6901                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6902                 order = page_order(page);
6903 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6904                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6905                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6906 #endif
6907                 list_del(&page->lru);
6908                 rmv_page_order(page);
6909                 zone->free_area[order].nr_free--;
6910                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6911                         SetPageReserved((page+i));
6912                 pfn += (1 << order);
6913         }
6914         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6915 }
6916 #endif
6917
6918 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6919 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6920 {
6921         struct zone *zone = page_zone(page);
6922         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6923         unsigned long flags;
6924         unsigned int order;
6925
6926         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6927         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6928                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6929
6930                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6931                         break;
6932         }
6933         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6934
6935         return order < MAX_ORDER;
6936 }
6937 #endif