mm/page_poisoning.c: allow for zero poisoning
[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/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
227         "Unmovable",
228         "Movable",
229         "Reclaimable",
230         "HighAtomic",
231 #ifdef CONFIG_CMA
232         "CMA",
233 #endif
234 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
235         "Isolate",
236 #endif
237 };
238
239 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
240         NULL,
241         free_compound_page,
242 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
243         free_huge_page,
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
246         free_transhuge_page,
247 #endif
248 };
249
250 int min_free_kbytes = 1024;
251 int user_min_free_kbytes = -1;
252
253 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
254 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
255 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
256
257 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
258 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
259 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
260 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
261 static unsigned long __initdata required_movablecore;
262 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
263 static bool mirrored_kernelcore;
264
265 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
266 int movable_zone;
267 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
268 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
269
270 #if MAX_NUMNODES > 1
271 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
272 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
273 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
274 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
275 #endif
276
277 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
278
279 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
280 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
281 {
282         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
283 }
284
285 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
286 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
287 {
288         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
289                 return true;
290
291         return false;
292 }
293
294 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
295 {
296         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
297                 return true;
298
299         return false;
300 }
301
302 /*
303  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
304  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
305  */
306 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
307                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
308                                 unsigned long *nr_initialised)
309 {
310         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
311         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
312                 return true;
313
314         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
315         (*nr_initialised)++;
316         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
317             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
318                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
319                 return false;
320         }
321
322         return true;
323 }
324 #else
325 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
326 {
327 }
328
329 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
330 {
331         return false;
332 }
333
334 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
335 {
336         return false;
337 }
338
339 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
340                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
341                                 unsigned long *nr_initialised)
342 {
343         return true;
344 }
345 #endif
346
347
348 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
349 {
350         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
351                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
352                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
353
354         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
355                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
356 }
357
358 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
359 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
360 {
361         int ret = 0;
362         unsigned seq;
363         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
364         unsigned long sp, start_pfn;
365
366         do {
367                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
368                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
369                 sp = zone->spanned_pages;
370                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
371                         ret = 1;
372         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
373
374         if (ret)
375                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
376                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
377                         start_pfn, start_pfn + sp);
378
379         return ret;
380 }
381
382 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
383 {
384         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
385                 return 0;
386         if (zone != page_zone(page))
387                 return 0;
388
389         return 1;
390 }
391 /*
392  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
393  */
394 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
395 {
396         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
397                 return 1;
398         if (!page_is_consistent(zone, page))
399                 return 1;
400
401         return 0;
402 }
403 #else
404 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
405 {
406         return 0;
407 }
408 #endif
409
410 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
411                 unsigned long bad_flags)
412 {
413         static unsigned long resume;
414         static unsigned long nr_shown;
415         static unsigned long nr_unshown;
416
417         /* Don't complain about poisoned pages */
418         if (PageHWPoison(page)) {
419                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
420                 return;
421         }
422
423         /*
424          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
425          * or allow a steady drip of one report per second.
426          */
427         if (nr_shown == 60) {
428                 if (time_before(jiffies, resume)) {
429                         nr_unshown++;
430                         goto out;
431                 }
432                 if (nr_unshown) {
433                         pr_alert(
434                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
435                                 nr_unshown);
436                         nr_unshown = 0;
437                 }
438                 nr_shown = 0;
439         }
440         if (nr_shown++ == 0)
441                 resume = jiffies + 60 * HZ;
442
443         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
444                 current->comm, page_to_pfn(page));
445         __dump_page(page, reason);
446         bad_flags &= page->flags;
447         if (bad_flags)
448                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
449                                                 bad_flags, &bad_flags);
450         dump_page_owner(page);
451
452         print_modules();
453         dump_stack();
454 out:
455         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
456         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
457         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
458 }
459
460 /*
461  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
462  *
463  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
464  *
465  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
466  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
467  *
468  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
469  * page destructors. See compound_page_dtors.
470  *
471  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
472  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
473  */
474
475 void free_compound_page(struct page *page)
476 {
477         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
478 }
479
480 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
481 {
482         int i;
483         int nr_pages = 1 << order;
484
485         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
486         set_compound_order(page, order);
487         __SetPageHead(page);
488         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
489                 struct page *p = page + i;
490                 set_page_count(p, 0);
491                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
492                 set_compound_head(p, page);
493         }
494         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
495 }
496
497 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
498 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
499 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
500                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
501 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
502
503 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
504 {
505         if (!buf)
506                 return -EINVAL;
507
508         if (strcmp(buf, "on") == 0)
509                 _debug_pagealloc_enabled = true;
510
511         if (strcmp(buf, "off") == 0)
512                 _debug_pagealloc_enabled = false;
513
514         return 0;
515 }
516 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
517
518 static bool need_debug_guardpage(void)
519 {
520         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
521         if (!debug_pagealloc_enabled())
522                 return false;
523
524         return true;
525 }
526
527 static void init_debug_guardpage(void)
528 {
529         if (!debug_pagealloc_enabled())
530                 return;
531
532         _debug_guardpage_enabled = true;
533 }
534
535 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
536         .need = need_debug_guardpage,
537         .init = init_debug_guardpage,
538 };
539
540 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
541 {
542         unsigned long res;
543
544         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
545                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
546                 return 0;
547         }
548         _debug_guardpage_minorder = res;
549         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
550         return 0;
551 }
552 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
553
554 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
555                                 unsigned int order, int migratetype)
556 {
557         struct page_ext *page_ext;
558
559         if (!debug_guardpage_enabled())
560                 return;
561
562         page_ext = lookup_page_ext(page);
563         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
564
565         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
566         set_page_private(page, order);
567         /* Guard pages are not available for any usage */
568         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
569 }
570
571 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
572                                 unsigned int order, int migratetype)
573 {
574         struct page_ext *page_ext;
575
576         if (!debug_guardpage_enabled())
577                 return;
578
579         page_ext = lookup_page_ext(page);
580         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
581
582         set_page_private(page, 0);
583         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
584                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
585 }
586 #else
587 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
588 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
589                                 unsigned int order, int migratetype) {}
590 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
591                                 unsigned int order, int migratetype) {}
592 #endif
593
594 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
595 {
596         set_page_private(page, order);
597         __SetPageBuddy(page);
598 }
599
600 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
601 {
602         __ClearPageBuddy(page);
603         set_page_private(page, 0);
604 }
605
606 /*
607  * This function checks whether a page is free && is the buddy
608  * we can do coalesce a page and its buddy if
609  * (a) the buddy is not in a hole &&
610  * (b) the buddy is in the buddy system &&
611  * (c) a page and its buddy have the same order &&
612  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
613  *
614  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
615  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
616  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
617  * serialized by zone->lock.
618  *
619  * For recording page's order, we use page_private(page).
620  */
621 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
622                                                         unsigned int order)
623 {
624         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
625                 return 0;
626
627         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
628                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
629                         return 0;
630
631                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
632
633                 return 1;
634         }
635
636         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
637                 /*
638                  * zone check is done late to avoid uselessly
639                  * calculating zone/node ids for pages that could
640                  * never merge.
641                  */
642                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
643                         return 0;
644
645                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
646
647                 return 1;
648         }
649         return 0;
650 }
651
652 /*
653  * Freeing function for a buddy system allocator.
654  *
655  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
656  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
657  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
658  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
659  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
660  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
661  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
662  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
663  * parts of the VM system.
664  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
665  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
666  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
667  * field.
668  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
669  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
670  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
671  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
672  * triggers coalescing into a block of larger size.
673  *
674  * -- nyc
675  */
676
677 static inline void __free_one_page(struct page *page,
678                 unsigned long pfn,
679                 struct zone *zone, unsigned int order,
680                 int migratetype)
681 {
682         unsigned long page_idx;
683         unsigned long combined_idx;
684         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
685         struct page *buddy;
686         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
687
688         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
689         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
690
691         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
692         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
693                 /*
694                  * We restrict max order of merging to prevent merge
695                  * between freepages on isolate pageblock and normal
696                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
697                  * could cause incorrect freepage accounting.
698                  */
699                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
700         } else {
701                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
702         }
703
704         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
705
706         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
707         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
708
709         while (order < max_order - 1) {
710                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
711                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
712                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
713                         break;
714                 /*
715                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
716                  * merge with it and move up one order.
717                  */
718                 if (page_is_guard(buddy)) {
719                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
720                 } else {
721                         list_del(&buddy->lru);
722                         zone->free_area[order].nr_free--;
723                         rmv_page_order(buddy);
724                 }
725                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
726                 page = page + (combined_idx - page_idx);
727                 page_idx = combined_idx;
728                 order++;
729         }
730         set_page_order(page, order);
731
732         /*
733          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
734          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
735          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
736          * that is happening, add the free page to the tail of the list
737          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
738          * as a higher order page
739          */
740         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
741                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
742                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
743                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
744                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
745                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
746                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
747                         list_add_tail(&page->lru,
748                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
749                         goto out;
750                 }
751         }
752
753         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
754 out:
755         zone->free_area[order].nr_free++;
756 }
757
758 static inline int free_pages_check(struct page *page)
759 {
760         const char *bad_reason = NULL;
761         unsigned long bad_flags = 0;
762
763         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
764                 bad_reason = "nonzero mapcount";
765         if (unlikely(page->mapping != NULL))
766                 bad_reason = "non-NULL mapping";
767         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
768                 bad_reason = "nonzero _count";
769         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
770                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
771                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
772         }
773 #ifdef CONFIG_MEMCG
774         if (unlikely(page->mem_cgroup))
775                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
776 #endif
777         if (unlikely(bad_reason)) {
778                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
779                 return 1;
780         }
781         page_cpupid_reset_last(page);
782         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
783                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
784         return 0;
785 }
786
787 /*
788  * Frees a number of pages from the PCP lists
789  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
790  * count is the number of pages to free.
791  *
792  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
793  * see if this freeing clears that state.
794  *
795  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
796  * pinned" detection logic.
797  */
798 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
799                                         struct per_cpu_pages *pcp)
800 {
801         int migratetype = 0;
802         int batch_free = 0;
803         int to_free = count;
804         unsigned long nr_scanned;
805
806         spin_lock(&zone->lock);
807         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
808         if (nr_scanned)
809                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
810
811         while (to_free) {
812                 struct page *page;
813                 struct list_head *list;
814
815                 /*
816                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
817                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
818                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
819                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
820                  * lists
821                  */
822                 do {
823                         batch_free++;
824                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
825                                 migratetype = 0;
826                         list = &pcp->lists[migratetype];
827                 } while (list_empty(list));
828
829                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
830                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
831                         batch_free = to_free;
832
833                 do {
834                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
835
836                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
837                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
838                         list_del(&page->lru);
839
840                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
841                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
842                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
843                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
844                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
845                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
846
847                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
848                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
849                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
850         }
851         spin_unlock(&zone->lock);
852 }
853
854 static void free_one_page(struct zone *zone,
855                                 struct page *page, unsigned long pfn,
856                                 unsigned int order,
857                                 int migratetype)
858 {
859         unsigned long nr_scanned;
860         spin_lock(&zone->lock);
861         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
862         if (nr_scanned)
863                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
864
865         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
866                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
867                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
868         }
869         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
870         spin_unlock(&zone->lock);
871 }
872
873 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
874 {
875         int ret = 1;
876
877         /*
878          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
879          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
880          */
881         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
882
883         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
884                 ret = 0;
885                 goto out;
886         }
887         switch (page - head_page) {
888         case 1:
889                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
890                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
891                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
892                         goto out;
893                 }
894                 break;
895         case 2:
896                 /*
897                  * the second tail page: ->mapping is
898                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
899                  */
900                 break;
901         default:
902                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
903                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
904                         goto out;
905                 }
906                 break;
907         }
908         if (unlikely(!PageTail(page))) {
909                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
910                 goto out;
911         }
912         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
913                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
914                 goto out;
915         }
916         ret = 0;
917 out:
918         page->mapping = NULL;
919         clear_compound_head(page);
920         return ret;
921 }
922
923 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
924                                 unsigned long zone, int nid)
925 {
926         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
927         init_page_count(page);
928         page_mapcount_reset(page);
929         page_cpupid_reset_last(page);
930
931         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
932 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
933         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
934         if (!is_highmem_idx(zone))
935                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
936 #endif
937 }
938
939 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
940                                         int nid)
941 {
942         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
943 }
944
945 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
946 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
947 {
948         pg_data_t *pgdat;
949         int nid, zid;
950
951         if (!early_page_uninitialised(pfn))
952                 return;
953
954         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
955         pgdat = NODE_DATA(nid);
956
957         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
958                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
959
960                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
961                         break;
962         }
963         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
964 }
965 #else
966 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
967 {
968 }
969 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
970
971 /*
972  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
973  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
974  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
975  * sent to the buddy page allocator.
976  */
977 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
978 {
979         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
980         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
981
982         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
983                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
984                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
985
986                         init_reserved_page(start_pfn);
987
988                         /* Avoid false-positive PageTail() */
989                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
990
991                         SetPageReserved(page);
992                 }
993         }
994 }
995
996 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
997 {
998         bool compound = PageCompound(page);
999         int i, bad = 0;
1000
1001         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1002         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1003
1004         trace_mm_page_free(page, order);
1005         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1006         kasan_free_pages(page, order);
1007
1008         if (PageAnon(page))
1009                 page->mapping = NULL;
1010         bad += free_pages_check(page);
1011         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1012                 if (compound)
1013                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1014                 bad += free_pages_check(page + i);
1015         }
1016         if (bad)
1017                 return false;
1018
1019         reset_page_owner(page, order);
1020
1021         if (!PageHighMem(page)) {
1022                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1023                                            PAGE_SIZE << order);
1024                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1025                                            PAGE_SIZE << order);
1026         }
1027         arch_free_page(page, order);
1028         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1029         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1030
1031         return true;
1032 }
1033
1034 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1035 {
1036         unsigned long flags;
1037         int migratetype;
1038         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1039
1040         if (!free_pages_prepare(page, order))
1041                 return;
1042
1043         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1044         local_irq_save(flags);
1045         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1046         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1047         local_irq_restore(flags);
1048 }
1049
1050 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1051                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1052 {
1053         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1054         struct page *p = page;
1055         unsigned int loop;
1056
1057         prefetchw(p);
1058         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1059                 prefetchw(p + 1);
1060                 __ClearPageReserved(p);
1061                 set_page_count(p, 0);
1062         }
1063         __ClearPageReserved(p);
1064         set_page_count(p, 0);
1065
1066         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1067         set_page_refcounted(page);
1068         __free_pages(page, order);
1069 }
1070
1071 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1072         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1073
1074 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1075
1076 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1077 {
1078         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1079         int nid;
1080
1081         spin_lock(&early_pfn_lock);
1082         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1083         if (nid < 0)
1084                 nid = 0;
1085         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1086
1087         return nid;
1088 }
1089 #endif
1090
1091 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1092 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1093                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1094 {
1095         int nid;
1096
1097         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1098         if (nid >= 0 && nid != node)
1099                 return false;
1100         return true;
1101 }
1102
1103 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1104 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1105 {
1106         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1107 }
1108
1109 #else
1110
1111 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1112 {
1113         return true;
1114 }
1115 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1116                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1117 {
1118         return true;
1119 }
1120 #endif
1121
1122
1123 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1124                                                         unsigned int order)
1125 {
1126         if (early_page_uninitialised(pfn))
1127                 return;
1128         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1129 }
1130
1131 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1132 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1133                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1134 {
1135         int i;
1136
1137         if (!page)
1138                 return;
1139
1140         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1141         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1142             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1143                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1144                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1145                 return;
1146         }
1147
1148         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1149                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1150 }
1151
1152 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1153 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1154 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1155
1156 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1157 {
1158         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1159                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1160 }
1161
1162 /* Initialise remaining memory on a node */
1163 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1164 {
1165         pg_data_t *pgdat = data;
1166         int nid = pgdat->node_id;
1167         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1168         unsigned long start = jiffies;
1169         unsigned long nr_pages = 0;
1170         unsigned long walk_start, walk_end;
1171         int i, zid;
1172         struct zone *zone;
1173         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1174         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1175
1176         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1177                 pgdat_init_report_one_done();
1178                 return 0;
1179         }
1180
1181         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1182         if (!cpumask_empty(cpumask))
1183                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1184
1185         /* Sanity check boundaries */
1186         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1187         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1188         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1189
1190         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1191         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1192                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1193                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1194                         break;
1195         }
1196
1197         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1198                 unsigned long pfn, end_pfn;
1199                 struct page *page = NULL;
1200                 struct page *free_base_page = NULL;
1201                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1202                 int nr_to_free = 0;
1203
1204                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1205                 pfn = first_init_pfn;
1206                 if (pfn < walk_start)
1207                         pfn = walk_start;
1208                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1209                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1210
1211                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1212                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1213                                 goto free_range;
1214
1215                         /*
1216                          * Ensure pfn_valid is checked every
1217                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1218                          */
1219                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1220                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1221                                         page = NULL;
1222                                         goto free_range;
1223                                 }
1224                         }
1225
1226                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1227                                 page = NULL;
1228                                 goto free_range;
1229                         }
1230
1231                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1232                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1233                                 page++;
1234                         } else {
1235                                 nr_pages += nr_to_free;
1236                                 deferred_free_range(free_base_page,
1237                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1238                                 free_base_page = NULL;
1239                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1240
1241                                 page = pfn_to_page(pfn);
1242                                 cond_resched();
1243                         }
1244
1245                         if (page->flags) {
1246                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1247                                 goto free_range;
1248                         }
1249
1250                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1251                         if (!free_base_page) {
1252                                 free_base_page = page;
1253                                 free_base_pfn = pfn;
1254                                 nr_to_free = 0;
1255                         }
1256                         nr_to_free++;
1257
1258                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1259                         continue;
1260 free_range:
1261                         /* Free the current block of pages to allocator */
1262                         nr_pages += nr_to_free;
1263                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1264                                                                 nr_to_free);
1265                         free_base_page = NULL;
1266                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1267                 }
1268
1269                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1270         }
1271
1272         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1273         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1274
1275         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1276                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1277
1278         pgdat_init_report_one_done();
1279         return 0;
1280 }
1281
1282 void __init page_alloc_init_late(void)
1283 {
1284         int nid;
1285
1286         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1287         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1288         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1289                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1290         }
1291
1292         /* Block until all are initialised */
1293         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1294
1295         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1296         files_maxfiles_init();
1297 }
1298 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1299
1300 #ifdef CONFIG_CMA
1301 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1302 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1303 {
1304         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1305         struct page *p = page;
1306
1307         do {
1308                 __ClearPageReserved(p);
1309                 set_page_count(p, 0);
1310         } while (++p, --i);
1311
1312         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1313
1314         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1315                 i = pageblock_nr_pages;
1316                 p = page;
1317                 do {
1318                         set_page_refcounted(p);
1319                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1320                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1321                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1322         } else {
1323                 set_page_refcounted(page);
1324                 __free_pages(page, pageblock_order);
1325         }
1326
1327         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1328 }
1329 #endif
1330
1331 /*
1332  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1333  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1334  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1335  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1336  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1337  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1338  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1339  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1340  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1341  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1342  *
1343  * -- nyc
1344  */
1345 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1346         int low, int high, struct free_area *area,
1347         int migratetype)
1348 {
1349         unsigned long size = 1 << high;
1350
1351         while (high > low) {
1352                 area--;
1353                 high--;
1354                 size >>= 1;
1355                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1356
1357                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1358                         debug_guardpage_enabled() &&
1359                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1360                         /*
1361                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1362                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1363                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1364                          * pages will stay not present in virtual address space
1365                          */
1366                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1367                         continue;
1368                 }
1369                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1370                 area->nr_free++;
1371                 set_page_order(&page[size], high);
1372         }
1373 }
1374
1375 /*
1376  * This page is about to be returned from the page allocator
1377  */
1378 static inline int check_new_page(struct page *page)
1379 {
1380         const char *bad_reason = NULL;
1381         unsigned long bad_flags = 0;
1382
1383         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1384                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1385         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1386                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1387         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1388                 bad_reason = "nonzero _count";
1389         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1390                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1391                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1392         }
1393         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1394                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1395                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1396         }
1397 #ifdef CONFIG_MEMCG
1398         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1399                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1400 #endif
1401         if (unlikely(bad_reason)) {
1402                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1403                 return 1;
1404         }
1405         return 0;
1406 }
1407
1408 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1409 {
1410         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1411                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1412 }
1413
1414 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1415                                                                 int alloc_flags)
1416 {
1417         int i;
1418         bool poisoned = true;
1419
1420         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1421                 struct page *p = page + i;
1422                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1423                         return 1;
1424                 if (poisoned)
1425                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1426         }
1427
1428         set_page_private(page, 0);
1429         set_page_refcounted(page);
1430
1431         arch_alloc_page(page, order);
1432         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1433         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1434         kasan_alloc_pages(page, order);
1435
1436         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1437                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1438                         clear_highpage(page + i);
1439
1440         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1441                 prep_compound_page(page, order);
1442
1443         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1444
1445         /*
1446          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1447          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1448          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1449          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1450          */
1451         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1452                 set_page_pfmemalloc(page);
1453         else
1454                 clear_page_pfmemalloc(page);
1455
1456         return 0;
1457 }
1458
1459 /*
1460  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1461  * the smallest available page from the freelists
1462  */
1463 static inline
1464 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1465                                                 int migratetype)
1466 {
1467         unsigned int current_order;
1468         struct free_area *area;
1469         struct page *page;
1470
1471         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1472         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1473                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1474                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1475                                                         struct page, lru);
1476                 if (!page)
1477                         continue;
1478                 list_del(&page->lru);
1479                 rmv_page_order(page);
1480                 area->nr_free--;
1481                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1482                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1483                 return page;
1484         }
1485
1486         return NULL;
1487 }
1488
1489
1490 /*
1491  * This array describes the order lists are fallen back to when
1492  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1493  */
1494 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1495         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1496         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1497         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1498 #ifdef CONFIG_CMA
1499         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1500 #endif
1501 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1502         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1503 #endif
1504 };
1505
1506 #ifdef CONFIG_CMA
1507 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1508                                         unsigned int order)
1509 {
1510         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1511 }
1512 #else
1513 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1514                                         unsigned int order) { return NULL; }
1515 #endif
1516
1517 /*
1518  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1519  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1520  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1521  */
1522 int move_freepages(struct zone *zone,
1523                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1524                           int migratetype)
1525 {
1526         struct page *page;
1527         unsigned int order;
1528         int pages_moved = 0;
1529
1530 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1531         /*
1532          * page_zone is not safe to call in this context when
1533          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1534          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1535          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1536          * grouping pages by mobility
1537          */
1538         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1539 #endif
1540
1541         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1542                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1543                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1544
1545                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1546                         page++;
1547                         continue;
1548                 }
1549
1550                 if (!PageBuddy(page)) {
1551                         page++;
1552                         continue;
1553                 }
1554
1555                 order = page_order(page);
1556                 list_move(&page->lru,
1557                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1558                 page += 1 << order;
1559                 pages_moved += 1 << order;
1560         }
1561
1562         return pages_moved;
1563 }
1564
1565 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1566                                 int migratetype)
1567 {
1568         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1569         struct page *start_page, *end_page;
1570
1571         start_pfn = page_to_pfn(page);
1572         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1573         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1574         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1575         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1576
1577         /* Do not cross zone boundaries */
1578         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1579                 start_page = page;
1580         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1581                 return 0;
1582
1583         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1584 }
1585
1586 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1587                                         int start_order, int migratetype)
1588 {
1589         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1590
1591         while (nr_pageblocks--) {
1592                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1593                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1594         }
1595 }
1596
1597 /*
1598  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1599  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1600  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1601  *
1602  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1603  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1604  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1605  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1606  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1607  * pageblocks.
1608  */
1609 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1610 {
1611         /*
1612          * Leaving this order check is intended, although there is
1613          * relaxed order check in next check. The reason is that
1614          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1615          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1616          * so could be changed anytime.
1617          */
1618         if (order >= pageblock_order)
1619                 return true;
1620
1621         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1622                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1623                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1624                 page_group_by_mobility_disabled)
1625                 return true;
1626
1627         return false;
1628 }
1629
1630 /*
1631  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1632  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1633  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1634  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1635  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1636  */
1637 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1638                                                           int start_type)
1639 {
1640         unsigned int current_order = page_order(page);
1641         int pages;
1642
1643         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1644         if (current_order >= pageblock_order) {
1645                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1646                 return;
1647         }
1648
1649         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1650
1651         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1652         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1653                         page_group_by_mobility_disabled)
1654                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1655 }
1656
1657 /*
1658  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1659  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1660  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1661  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1662  */
1663 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1664                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1665 {
1666         int i;
1667         int fallback_mt;
1668
1669         if (area->nr_free == 0)
1670                 return -1;
1671
1672         *can_steal = false;
1673         for (i = 0;; i++) {
1674                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1675                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1676                         break;
1677
1678                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1679                         continue;
1680
1681                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1682                         *can_steal = true;
1683
1684                 if (!only_stealable)
1685                         return fallback_mt;
1686
1687                 if (*can_steal)
1688                         return fallback_mt;
1689         }
1690
1691         return -1;
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1696  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1697  */
1698 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1699                                 unsigned int alloc_order)
1700 {
1701         int mt;
1702         unsigned long max_managed, flags;
1703
1704         /*
1705          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1706          * Check is race-prone but harmless.
1707          */
1708         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1709         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1710                 return;
1711
1712         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1713
1714         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1715         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1716                 goto out_unlock;
1717
1718         /* Yoink! */
1719         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1720         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1721                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1722                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1723                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1724                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1725         }
1726
1727 out_unlock:
1728         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1729 }
1730
1731 /*
1732  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1733  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1734  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1735  * to recover from than an OOM.
1736  */
1737 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1738 {
1739         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1740         unsigned long flags;
1741         struct zoneref *z;
1742         struct zone *zone;
1743         struct page *page;
1744         int order;
1745
1746         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1747                                                                 ac->nodemask) {
1748                 /* Preserve at least one pageblock */
1749                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1750                         continue;
1751
1752                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1753                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1754                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1755
1756                         page = list_first_entry_or_null(
1757                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1758                                         struct page, lru);
1759                         if (!page)
1760                                 continue;
1761
1762                         /*
1763                          * It should never happen but changes to locking could
1764                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1765                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1766                          * and watch for underflows.
1767                          */
1768                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1769                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1770
1771                         /*
1772                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1773                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1774                          * is doing the work and needs the pages. More
1775                          * importantly, if the block was always converted to
1776                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1777                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1778                          * may increase.
1779                          */
1780                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1781                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1782                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1783                         return;
1784                 }
1785                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1786         }
1787 }
1788
1789 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1790 static inline struct page *
1791 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1792 {
1793         struct free_area *area;
1794         unsigned int current_order;
1795         struct page *page;
1796         int fallback_mt;
1797         bool can_steal;
1798
1799         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1800         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1801                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1802                                 --current_order) {
1803                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1804                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1805                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1806                 if (fallback_mt == -1)
1807                         continue;
1808
1809                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1810                                                 struct page, lru);
1811                 if (can_steal)
1812                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1813
1814                 /* Remove the page from the freelists */
1815                 area->nr_free--;
1816                 list_del(&page->lru);
1817                 rmv_page_order(page);
1818
1819                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1820                                         start_migratetype);
1821                 /*
1822                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1823                  * migratetype depending on the decisions in
1824                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1825                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1826                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1827                  */
1828                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1829
1830                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1831                         start_migratetype, fallback_mt);
1832
1833                 return page;
1834         }
1835
1836         return NULL;
1837 }
1838
1839 /*
1840  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1841  * Call me with the zone->lock already held.
1842  */
1843 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1844                                 int migratetype)
1845 {
1846         struct page *page;
1847
1848         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1849         if (unlikely(!page)) {
1850                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1851                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1852
1853                 if (!page)
1854                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1855         }
1856
1857         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1858         return page;
1859 }
1860
1861 /*
1862  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1863  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1864  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1865  */
1866 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1867                         unsigned long count, struct list_head *list,
1868                         int migratetype, bool cold)
1869 {
1870         int i;
1871
1872         spin_lock(&zone->lock);
1873         for (i = 0; i < count; ++i) {
1874                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1875                 if (unlikely(page == NULL))
1876                         break;
1877
1878                 /*
1879                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1880                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1881                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1882                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1883                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1884                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1885                  * properly.
1886                  */
1887                 if (likely(!cold))
1888                         list_add(&page->lru, list);
1889                 else
1890                         list_add_tail(&page->lru, list);
1891                 list = &page->lru;
1892                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1893                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1894                                               -(1 << order));
1895         }
1896         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1897         spin_unlock(&zone->lock);
1898         return i;
1899 }
1900
1901 #ifdef CONFIG_NUMA
1902 /*
1903  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1904  * currently executing processor on remote nodes after they have
1905  * expired.
1906  *
1907  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1908  * a single processor.
1909  */
1910 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1911 {
1912         unsigned long flags;
1913         int to_drain, batch;
1914
1915         local_irq_save(flags);
1916         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1917         to_drain = min(pcp->count, batch);
1918         if (to_drain > 0) {
1919                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1920                 pcp->count -= to_drain;
1921         }
1922         local_irq_restore(flags);
1923 }
1924 #endif
1925
1926 /*
1927  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1928  *
1929  * The processor must either be the current processor and the
1930  * thread pinned to the current processor or a processor that
1931  * is not online.
1932  */
1933 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1934 {
1935         unsigned long flags;
1936         struct per_cpu_pageset *pset;
1937         struct per_cpu_pages *pcp;
1938
1939         local_irq_save(flags);
1940         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1941
1942         pcp = &pset->pcp;
1943         if (pcp->count) {
1944                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1945                 pcp->count = 0;
1946         }
1947         local_irq_restore(flags);
1948 }
1949
1950 /*
1951  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1952  *
1953  * The processor must either be the current processor and the
1954  * thread pinned to the current processor or a processor that
1955  * is not online.
1956  */
1957 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1958 {
1959         struct zone *zone;
1960
1961         for_each_populated_zone(zone) {
1962                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1963         }
1964 }
1965
1966 /*
1967  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1968  *
1969  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1970  * the single zone's pages.
1971  */
1972 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1973 {
1974         int cpu = smp_processor_id();
1975
1976         if (zone)
1977                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1978         else
1979                 drain_pages(cpu);
1980 }
1981
1982 /*
1983  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1984  *
1985  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1986  *
1987  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1988  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1989  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1990  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1991  * before the call to on_each_cpu_mask().
1992  */
1993 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1994 {
1995         int cpu;
1996
1997         /*
1998          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1999          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2000          */
2001         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2002
2003         /*
2004          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2005          * as offline notification will cause the notified
2006          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2007          * disables preemption as part of its processing
2008          */
2009         for_each_online_cpu(cpu) {
2010                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2011                 struct zone *z;
2012                 bool has_pcps = false;
2013
2014                 if (zone) {
2015                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2016                         if (pcp->pcp.count)
2017                                 has_pcps = true;
2018                 } else {
2019                         for_each_populated_zone(z) {
2020                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2021                                 if (pcp->pcp.count) {
2022                                         has_pcps = true;
2023                                         break;
2024                                 }
2025                         }
2026                 }
2027
2028                 if (has_pcps)
2029                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2030                 else
2031                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2032         }
2033         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2034                                                                 zone, 1);
2035 }
2036
2037 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2038
2039 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2040 {
2041         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2042         unsigned long flags;
2043         unsigned int order, t;
2044         struct page *page;
2045
2046         if (zone_is_empty(zone))
2047                 return;
2048
2049         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2050
2051         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2052         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2053                 if (pfn_valid(pfn)) {
2054                         page = pfn_to_page(pfn);
2055                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2056                                 swsusp_unset_page_free(page);
2057                 }
2058
2059         for_each_migratetype_order(order, t) {
2060                 list_for_each_entry(page,
2061                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2062                         unsigned long i;
2063
2064                         pfn = page_to_pfn(page);
2065                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2066                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2067                 }
2068         }
2069         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2070 }
2071 #endif /* CONFIG_PM */
2072
2073 /*
2074  * Free a 0-order page
2075  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2076  */
2077 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2078 {
2079         struct zone *zone = page_zone(page);
2080         struct per_cpu_pages *pcp;
2081         unsigned long flags;
2082         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2083         int migratetype;
2084
2085         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2086                 return;
2087
2088         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2089         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2090         local_irq_save(flags);
2091         __count_vm_event(PGFREE);
2092
2093         /*
2094          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2095          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2096          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2097          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2098          * excessively into the page allocator
2099          */
2100         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2101                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2102                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2103                         goto out;
2104                 }
2105                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2106         }
2107
2108         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2109         if (!cold)
2110                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2111         else
2112                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2113         pcp->count++;
2114         if (pcp->count >= pcp->high) {
2115                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2116                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2117                 pcp->count -= batch;
2118         }
2119
2120 out:
2121         local_irq_restore(flags);
2122 }
2123
2124 /*
2125  * Free a list of 0-order pages
2126  */
2127 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2128 {
2129         struct page *page, *next;
2130
2131         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2132                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2133                 free_hot_cold_page(page, cold);
2134         }
2135 }
2136
2137 /*
2138  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2139  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2140  * Each sub-page must be freed individually.
2141  *
2142  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2143  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2144  */
2145 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2146 {
2147         int i;
2148         gfp_t gfp_mask;
2149
2150         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2151         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2152
2153 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2154         /*
2155          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2156          * otherwise free the whole shadow.
2157          */
2158         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2159                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2160 #endif
2161
2162         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2163         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2164         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2165                 set_page_refcounted(page + i);
2166                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2167         }
2168 }
2169 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2170
2171 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2172 {
2173         unsigned long watermark;
2174         struct zone *zone;
2175         int mt;
2176
2177         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2178
2179         zone = page_zone(page);
2180         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2181
2182         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2183                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2184                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2185                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2186                         return 0;
2187
2188                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2189         }
2190
2191         /* Remove page from free list */
2192         list_del(&page->lru);
2193         zone->free_area[order].nr_free--;
2194         rmv_page_order(page);
2195
2196         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2197
2198         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2199         if (order >= pageblock_order - 1) {
2200                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2201                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2202                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2203                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2204                                 set_pageblock_migratetype(page,
2205                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2206                 }
2207         }
2208
2209
2210         return 1UL << order;
2211 }
2212
2213 /*
2214  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2215  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2216  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2217  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2218  * are enabled.
2219  *
2220  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2221  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2222  */
2223 int split_free_page(struct page *page)
2224 {
2225         unsigned int order;
2226         int nr_pages;
2227
2228         order = page_order(page);
2229
2230         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2231         if (!nr_pages)
2232                 return 0;
2233
2234         /* Split into individual pages */
2235         set_page_refcounted(page);
2236         split_page(page, order);
2237         return nr_pages;
2238 }
2239
2240 /*
2241  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2242  */
2243 static inline
2244 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2245                         struct zone *zone, unsigned int order,
2246                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2247 {
2248         unsigned long flags;
2249         struct page *page;
2250         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2251
2252         if (likely(order == 0)) {
2253                 struct per_cpu_pages *pcp;
2254                 struct list_head *list;
2255
2256                 local_irq_save(flags);
2257                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2258                 list = &pcp->lists[migratetype];
2259                 if (list_empty(list)) {
2260                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2261                                         pcp->batch, list,
2262                                         migratetype, cold);
2263                         if (unlikely(list_empty(list)))
2264                                 goto failed;
2265                 }
2266
2267                 if (cold)
2268                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2269                 else
2270                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2271
2272                 list_del(&page->lru);
2273                 pcp->count--;
2274         } else {
2275                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2276                         /*
2277                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2278                          *
2279                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2280                          * properly detect and handle allocation failures.
2281                          *
2282                          * We most definitely don't want callers attempting to
2283                          * allocate greater than order-1 page units with
2284                          * __GFP_NOFAIL.
2285                          */
2286                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2287                 }
2288                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2289
2290                 page = NULL;
2291                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2292                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2293                         if (page)
2294                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2295                 }
2296                 if (!page)
2297                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2298                 spin_unlock(&zone->lock);
2299                 if (!page)
2300                         goto failed;
2301                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2302                                           get_pcppage_migratetype(page));
2303         }
2304
2305         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2306         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2307             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2308                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2309
2310         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2311         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2312         local_irq_restore(flags);
2313
2314         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2315         return page;
2316
2317 failed:
2318         local_irq_restore(flags);
2319         return NULL;
2320 }
2321
2322 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2323
2324 static struct {
2325         struct fault_attr attr;
2326
2327         bool ignore_gfp_highmem;
2328         bool ignore_gfp_reclaim;
2329         u32 min_order;
2330 } fail_page_alloc = {
2331         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2332         .ignore_gfp_reclaim = true,
2333         .ignore_gfp_highmem = true,
2334         .min_order = 1,
2335 };
2336
2337 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2338 {
2339         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2340 }
2341 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2342
2343 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2344 {
2345         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2346                 return false;
2347         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2348                 return false;
2349         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2350                 return false;
2351         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2352                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2353                 return false;
2354
2355         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2356 }
2357
2358 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2359
2360 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2361 {
2362         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2363         struct dentry *dir;
2364
2365         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2366                                         &fail_page_alloc.attr);
2367         if (IS_ERR(dir))
2368                 return PTR_ERR(dir);
2369
2370         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2371                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2372                 goto fail;
2373         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2374                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2375                 goto fail;
2376         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2377                                 &fail_page_alloc.min_order))
2378                 goto fail;
2379
2380         return 0;
2381 fail:
2382         debugfs_remove_recursive(dir);
2383
2384         return -ENOMEM;
2385 }
2386
2387 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2388
2389 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2390
2391 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2392
2393 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2394 {
2395         return false;
2396 }
2397
2398 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2399
2400 /*
2401  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2402  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2403  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2404  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2405  */
2406 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2407                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2408                         long free_pages)
2409 {
2410         long min = mark;
2411         int o;
2412         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2413
2414         /* free_pages may go negative - that's OK */
2415         free_pages -= (1 << order) - 1;
2416
2417         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2418                 min -= min / 2;
2419
2420         /*
2421          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2422          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2423          * atomic reserve but it avoids a search.
2424          */
2425         if (likely(!alloc_harder))
2426                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2427         else
2428                 min -= min / 4;
2429
2430 #ifdef CONFIG_CMA
2431         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2432         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2433                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2434 #endif
2435
2436         /*
2437          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2438          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2439          * even if a suitable page happened to be free.
2440          */
2441         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2442                 return false;
2443
2444         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2445         if (!order)
2446                 return true;
2447
2448         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2449         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2450                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2451                 int mt;
2452
2453                 if (!area->nr_free)
2454                         continue;
2455
2456                 if (alloc_harder)
2457                         return true;
2458
2459                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2460                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2461                                 return true;
2462                 }
2463
2464 #ifdef CONFIG_CMA
2465                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2466                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2467                         return true;
2468                 }
2469 #endif
2470         }
2471         return false;
2472 }
2473
2474 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2475                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2476 {
2477         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2478                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2479 }
2480
2481 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2482                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2483 {
2484         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2485
2486         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2487                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2488
2489         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2490                                                                 free_pages);
2491 }
2492
2493 #ifdef CONFIG_NUMA
2494 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2495 {
2496         return local_zone->node == zone->node;
2497 }
2498
2499 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2500 {
2501         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2502                                 RECLAIM_DISTANCE;
2503 }
2504 #else   /* CONFIG_NUMA */
2505 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2506 {
2507         return true;
2508 }
2509
2510 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2511 {
2512         return true;
2513 }
2514 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2515
2516 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2517 {
2518         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2519
2520         do {
2521                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2522                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2523                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2524                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2525         } while (zone++ != preferred_zone);
2526 }
2527
2528 /*
2529  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2530  * a page.
2531  */
2532 static struct page *
2533 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2534                                                 const struct alloc_context *ac)
2535 {
2536         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2537         struct zoneref *z;
2538         struct page *page = NULL;
2539         struct zone *zone;
2540         int nr_fair_skipped = 0;
2541         bool zonelist_rescan;
2542
2543 zonelist_scan:
2544         zonelist_rescan = false;
2545
2546         /*
2547          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2548          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2549          */
2550         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2551                                                                 ac->nodemask) {
2552                 unsigned long mark;
2553
2554                 if (cpusets_enabled() &&
2555                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2556                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2557                                 continue;
2558                 /*
2559                  * Distribute pages in proportion to the individual
2560                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2561                  * page was allocated in should have no effect on the
2562                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2563                  */
2564                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2565                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2566                                 break;
2567                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2568                                 nr_fair_skipped++;
2569                                 continue;
2570                         }
2571                 }
2572                 /*
2573                  * When allocating a page cache page for writing, we
2574                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2575                  * limit, such that no single zone holds more than its
2576                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2577                  * The dirty limits take into account the zone's
2578                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2579                  * should be able to balance it without having to
2580                  * write pages from its LRU list.
2581                  *
2582                  * This may look like it could increase pressure on
2583                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2584                  * before they are full.  But the pages that do spill
2585                  * over are limited as the lower zones are protected
2586                  * by this very same mechanism.  It should not become
2587                  * a practical burden to them.
2588                  *
2589                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2590                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2591                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2592                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2593                  * zones are together not big enough to reach the
2594                  * global limit.  The proper fix for these situations
2595                  * will require awareness of zones in the
2596                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2597                  */
2598                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2599                         continue;
2600
2601                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2602                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2603                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2604                         int ret;
2605
2606                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2607                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2608                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2609                                 goto try_this_zone;
2610
2611                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2612                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2613                                 continue;
2614
2615                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2616                         switch (ret) {
2617                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2618                                 /* did not scan */
2619                                 continue;
2620                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2621                                 /* scanned but unreclaimable */
2622                                 continue;
2623                         default:
2624                                 /* did we reclaim enough */
2625                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2626                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2627                                         goto try_this_zone;
2628
2629                                 continue;
2630                         }
2631                 }
2632
2633 try_this_zone:
2634                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2635                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2636                 if (page) {
2637                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2638                                 goto try_this_zone;
2639
2640                         /*
2641                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2642                          * if the pageblock should be reserved for the future
2643                          */
2644                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2645                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2646
2647                         return page;
2648                 }
2649         }
2650
2651         /*
2652          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2653          * local node.  However, the local node might have free pages left
2654          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2655          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2656          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2657          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2658          */
2659         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2660                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2661                 if (nr_fair_skipped) {
2662                         zonelist_rescan = true;
2663                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2664                 }
2665                 if (nr_online_nodes > 1)
2666                         zonelist_rescan = true;
2667         }
2668
2669         if (zonelist_rescan)
2670                 goto zonelist_scan;
2671
2672         return NULL;
2673 }
2674
2675 /*
2676  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2677  * meminfo in irq context.
2678  */
2679 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2680 {
2681         bool ret = false;
2682
2683 #if NODES_SHIFT > 8
2684         ret = in_interrupt();
2685 #endif
2686         return ret;
2687 }
2688
2689 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2690                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2691                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2692
2693 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2694 {
2695         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2696
2697         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2698             debug_guardpage_minorder() > 0)
2699                 return;
2700
2701         /*
2702          * This documents exceptions given to allocations in certain
2703          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2704          * of allowed nodes.
2705          */
2706         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2707                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2708                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2709                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2710         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2711                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2712
2713         if (fmt) {
2714                 struct va_format vaf;
2715                 va_list args;
2716
2717                 va_start(args, fmt);
2718
2719                 vaf.fmt = fmt;
2720                 vaf.va = &args;
2721
2722                 pr_warn("%pV", &vaf);
2723
2724                 va_end(args);
2725         }
2726
2727         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2728                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2729         dump_stack();
2730         if (!should_suppress_show_mem())
2731                 show_mem(filter);
2732 }
2733
2734 static inline struct page *
2735 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2736         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2737 {
2738         struct oom_control oc = {
2739                 .zonelist = ac->zonelist,
2740                 .nodemask = ac->nodemask,
2741                 .gfp_mask = gfp_mask,
2742                 .order = order,
2743         };
2744         struct page *page;
2745
2746         *did_some_progress = 0;
2747
2748         /*
2749          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2750          * making progress for us.
2751          */
2752         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2753                 *did_some_progress = 1;
2754                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2755                 return NULL;
2756         }
2757
2758         /*
2759          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2760          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2761          * we're still under heavy pressure.
2762          */
2763         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2764                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2765         if (page)
2766                 goto out;
2767
2768         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2769                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2770                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2771                         goto out;
2772                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2773                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2774                         goto out;
2775                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2776                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2777                         goto out;
2778                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2779                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2780                         /*
2781                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2782                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2783                          * keep looping as per tradition.
2784                          */
2785                         *did_some_progress = 1;
2786                         goto out;
2787                 }
2788                 if (pm_suspended_storage())
2789                         goto out;
2790                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2791                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2792                         goto out;
2793         }
2794         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2795         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2796                 *did_some_progress = 1;
2797
2798                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2799                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2800                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2801                         /*
2802                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2803                          * are depleted
2804                          */
2805                         if (!page)
2806                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2807                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2808                 }
2809         }
2810 out:
2811         mutex_unlock(&oom_lock);
2812         return page;
2813 }
2814
2815 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2816 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2817 static struct page *
2818 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2819                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2820                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2821                 bool *deferred_compaction)
2822 {
2823         unsigned long compact_result;
2824         struct page *page;
2825
2826         if (!order)
2827                 return NULL;
2828
2829         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2830         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2831                                                 mode, contended_compaction);
2832         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2833
2834         switch (compact_result) {
2835         case COMPACT_DEFERRED:
2836                 *deferred_compaction = true;
2837                 /* fall-through */
2838         case COMPACT_SKIPPED:
2839                 return NULL;
2840         default:
2841                 break;
2842         }
2843
2844         /*
2845          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2846          * count a compaction stall
2847          */
2848         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2849
2850         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2851                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2852
2853         if (page) {
2854                 struct zone *zone = page_zone(page);
2855
2856                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2857                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2858                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2859                 return page;
2860         }
2861
2862         /*
2863          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2864          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2865          */
2866         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2867
2868         cond_resched();
2869
2870         return NULL;
2871 }
2872 #else
2873 static inline struct page *
2874 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2875                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2876                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2877                 bool *deferred_compaction)
2878 {
2879         return NULL;
2880 }
2881 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2882
2883 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2884 static int
2885 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2886                                         const struct alloc_context *ac)
2887 {
2888         struct reclaim_state reclaim_state;
2889         int progress;
2890
2891         cond_resched();
2892
2893         /* We now go into synchronous reclaim */
2894         cpuset_memory_pressure_bump();
2895         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2896         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2897         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2898         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2899
2900         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2901                                                                 ac->nodemask);
2902
2903         current->reclaim_state = NULL;
2904         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2905         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2906
2907         cond_resched();
2908
2909         return progress;
2910 }
2911
2912 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2913 static inline struct page *
2914 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2915                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2916                 unsigned long *did_some_progress)
2917 {
2918         struct page *page = NULL;
2919         bool drained = false;
2920
2921         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2922         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2923                 return NULL;
2924
2925 retry:
2926         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2927                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2928
2929         /*
2930          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2931          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2932          * Shrink them them and try again
2933          */
2934         if (!page && !drained) {
2935                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2936                 drain_all_pages(NULL);
2937                 drained = true;
2938                 goto retry;
2939         }
2940
2941         return page;
2942 }
2943
2944 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2945 {
2946         struct zoneref *z;
2947         struct zone *zone;
2948
2949         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2950                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2951                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2952 }
2953
2954 static inline int
2955 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2956 {
2957         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2958
2959         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2960         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2961
2962         /*
2963          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2964          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2965          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2966          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2967          */
2968         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2969
2970         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2971                 /*
2972                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2973                  * if it can't schedule.
2974                  */
2975                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2976                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2977                 /*
2978                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2979                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2980                  */
2981                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2982         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2983                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2984
2985         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2986                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2987                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2988                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2989                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2990                 else if (!in_interrupt() &&
2991                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2992                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2993                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2994         }
2995 #ifdef CONFIG_CMA
2996         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2997                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2998 #endif
2999         return alloc_flags;
3000 }
3001
3002 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3003 {
3004         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3005 }
3006
3007 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3008 {
3009         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3010 }
3011
3012 static inline struct page *
3013 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3014                                                 struct alloc_context *ac)
3015 {
3016         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3017         struct page *page = NULL;
3018         int alloc_flags;
3019         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3020         unsigned long did_some_progress;
3021         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3022         bool deferred_compaction = false;
3023         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3024
3025         /*
3026          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3027          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3028          * be using allocators in order of preference for an area that is
3029          * too large.
3030          */
3031         if (order >= MAX_ORDER) {
3032                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3033                 return NULL;
3034         }
3035
3036         /*
3037          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3038          * callers that are not in atomic context.
3039          */
3040         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3041                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3042                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3043
3044         /*
3045          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3046          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3047          * speculative node-specific allocation.
3048          */
3049         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3050                 goto nopage;
3051
3052 retry:
3053         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3054                 wake_all_kswapds(order, ac);
3055
3056         /*
3057          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3058          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3059          * to how we want to proceed.
3060          */
3061         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3062
3063         /*
3064          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3065          * cpusets.
3066          */
3067         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3068                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3069                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3070                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3071                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3072         }
3073
3074         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3075         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3076                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3077         if (page)
3078                 goto got_pg;
3079
3080         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3081         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3082                 /*
3083                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3084                  * the allocation is high priority and these type of
3085                  * allocations are system rather than user orientated
3086                  */
3087                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3088                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3089                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3090                 if (page)
3091                         goto got_pg;
3092         }
3093
3094         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3095         if (!can_direct_reclaim) {
3096                 /*
3097                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3098                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3099                  * to fail.
3100                  */
3101                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3102                 goto nopage;
3103         }
3104
3105         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3106         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3107                 /*
3108                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3109                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3110                  * for somebody to do a work for us.
3111                  */
3112                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3113                         cond_resched();
3114                         goto retry;
3115                 }
3116                 goto nopage;
3117         }
3118
3119         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3120         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3121                 goto nopage;
3122
3123         /*
3124          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3125          * attempts after direct reclaim are synchronous
3126          */
3127         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3128                                         migration_mode,
3129                                         &contended_compaction,
3130                                         &deferred_compaction);
3131         if (page)
3132                 goto got_pg;
3133
3134         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3135         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3136                 /*
3137                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3138                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3139                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3140                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3141                  * instead of entering direct reclaim.
3142                  */
3143                 if (deferred_compaction)
3144                         goto nopage;
3145
3146                 /*
3147                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3148                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3149                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3150                  * so we fallback to base pages instead.
3151                  */
3152                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3153                         goto nopage;
3154
3155                 /*
3156                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3157                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3158                  * khugepaged trying to collapse.
3159                  */
3160                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3161                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3162                         goto nopage;
3163         }
3164
3165         /*
3166          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3167          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3168          * khugepaged trying to collapse.
3169          */
3170         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3171                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3172
3173         /* Try direct reclaim and then allocating */
3174         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3175                                                         &did_some_progress);
3176         if (page)
3177                 goto got_pg;
3178
3179         /* Do not loop if specifically requested */
3180         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3181                 goto noretry;
3182
3183         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3184         pages_reclaimed += did_some_progress;
3185         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3186             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3187                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3188                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3189                 goto retry;
3190         }
3191
3192         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3193         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3194         if (page)
3195                 goto got_pg;
3196
3197         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3198         if (did_some_progress)
3199                 goto retry;
3200
3201 noretry:
3202         /*
3203          * High-order allocations do not necessarily loop after
3204          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3205          * being called after reclaim so call directly if necessary
3206          */
3207         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3208                                             ac, migration_mode,
3209                                             &contended_compaction,
3210                                             &deferred_compaction);
3211         if (page)
3212                 goto got_pg;
3213 nopage:
3214         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3215 got_pg:
3216         return page;
3217 }
3218
3219 /*
3220  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3221  */
3222 struct page *
3223 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3224                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3225 {
3226         struct zoneref *preferred_zoneref;
3227         struct page *page = NULL;
3228         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3229         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3230         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3231         struct alloc_context ac = {
3232                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3233                 .nodemask = nodemask,
3234                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3235         };
3236
3237         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3238
3239         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3240
3241         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3242
3243         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3244                 return NULL;
3245
3246         /*
3247          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3248          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3249          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3250          */
3251         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3252                 return NULL;
3253
3254         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3255                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3256
3257 retry_cpuset:
3258         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3259
3260         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3261         ac.zonelist = zonelist;
3262
3263         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3264         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3265
3266         /* The preferred zone is used for statistics later */
3267         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3268                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3269                                 &ac.preferred_zone);
3270         if (!ac.preferred_zone)
3271                 goto out;
3272         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3273
3274         /* First allocation attempt */
3275         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3276         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3277         if (unlikely(!page)) {
3278                 /*
3279                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3280                  * can deadlock because I/O on the device might not
3281                  * complete.
3282                  */
3283                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3284                 ac.spread_dirty_pages = false;
3285
3286                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3287         }
3288
3289         if (kmemcheck_enabled && page)
3290                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3291
3292         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3293
3294 out:
3295         /*
3296          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3297          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3298          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3299          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3300          */
3301         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3302                 goto retry_cpuset;
3303
3304         return page;
3305 }
3306 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3307
3308 /*
3309  * Common helper functions.
3310  */
3311 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3312 {
3313         struct page *page;
3314
3315         /*
3316          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3317          * a highmem page
3318          */
3319         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3320
3321         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3322         if (!page)
3323                 return 0;
3324         return (unsigned long) page_address(page);
3325 }
3326 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3327
3328 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3329 {
3330         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3331 }
3332 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3333
3334 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3335 {
3336         if (put_page_testzero(page)) {
3337                 if (order == 0)
3338                         free_hot_cold_page(page, false);
3339                 else
3340                         __free_pages_ok(page, order);
3341         }
3342 }
3343
3344 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3345
3346 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3347 {
3348         if (addr != 0) {
3349                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3350                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3351         }
3352 }
3353
3354 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3355
3356 /*
3357  * Page Fragment:
3358  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3359  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3360  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3361  *
3362  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3363  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3364  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3365  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3366  */
3367 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3368                                        gfp_t gfp_mask)
3369 {
3370         struct page *page = NULL;
3371         gfp_t gfp = gfp_mask;
3372
3373 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3374         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3375                     __GFP_NOMEMALLOC;
3376         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3377                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3378         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3379 #endif
3380         if (unlikely(!page))
3381                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3382
3383         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3384
3385         return page;
3386 }
3387
3388 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3389                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3390 {
3391         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3392         struct page *page;
3393         int offset;
3394
3395         if (unlikely(!nc->va)) {
3396 refill:
3397                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3398                 if (!page)
3399                         return NULL;
3400
3401 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3402                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3403                 size = nc->size;
3404 #endif
3405                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3406                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3407                  */
3408                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3409
3410                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3411                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3412                 nc->pagecnt_bias = size;
3413                 nc->offset = size;
3414         }
3415
3416         offset = nc->offset - fragsz;
3417         if (unlikely(offset < 0)) {
3418                 page = virt_to_page(nc->va);
3419
3420                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3421                         goto refill;
3422
3423 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3424                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3425                 size = nc->size;
3426 #endif
3427                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3428                 atomic_set(&page->_count, size);
3429
3430                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3431                 nc->pagecnt_bias = size;
3432                 offset = size - fragsz;
3433         }
3434
3435         nc->pagecnt_bias--;
3436         nc->offset = offset;
3437
3438         return nc->va + offset;
3439 }
3440 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3441
3442 /*
3443  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3444  */
3445 void __free_page_frag(void *addr)
3446 {
3447         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3448
3449         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3450                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3451 }
3452 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3453
3454 /*
3455  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3456  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3457  * equivalent to alloc_pages.
3458  *
3459  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3460  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3461  */
3462 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3463 {
3464         struct page *page;
3465
3466         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3467         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3468                 __free_pages(page, order);
3469                 page = NULL;
3470         }
3471         return page;
3472 }
3473
3474 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3475 {
3476         struct page *page;
3477
3478         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3479         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3480                 __free_pages(page, order);
3481                 page = NULL;
3482         }
3483         return page;
3484 }
3485
3486 /*
3487  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3488  * alloc_kmem_pages.
3489  */
3490 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3491 {
3492         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3493         __free_pages(page, order);
3494 }
3495
3496 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3497 {
3498         if (addr != 0) {
3499                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3500                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3501         }
3502 }
3503
3504 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3505                 size_t size)
3506 {
3507         if (addr) {
3508                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3509                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3510
3511                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3512                 while (used < alloc_end) {
3513                         free_page(used);
3514                         used += PAGE_SIZE;
3515                 }
3516         }
3517         return (void *)addr;
3518 }
3519
3520 /**
3521  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3522  * @size: the number of bytes to allocate
3523  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3524  *
3525  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3526  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3527  * allocate memory in power-of-two pages.
3528  *
3529  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3530  *
3531  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3532  */
3533 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3534 {
3535         unsigned int order = get_order(size);
3536         unsigned long addr;
3537
3538         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3539         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3540 }
3541 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3542
3543 /**
3544  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3545  *                         pages on a node.
3546  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3547  * @size: the number of bytes to allocate
3548  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3549  *
3550  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3551  * back.
3552  */
3553 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3554 {
3555         unsigned int order = get_order(size);
3556         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3557         if (!p)
3558                 return NULL;
3559         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3560 }
3561
3562 /**
3563  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3564  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3565  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3566  *
3567  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3568  */
3569 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3570 {
3571         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3572         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3573
3574         while (addr < end) {
3575                 free_page(addr);
3576                 addr += PAGE_SIZE;
3577         }
3578 }
3579 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3580
3581 /**
3582  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3583  * @offset: The zone index of the highest zone
3584  *
3585  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3586  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3587  * zone, the number of pages is calculated as:
3588  *     managed_pages - high_pages
3589  */
3590 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3591 {
3592         struct zoneref *z;
3593         struct zone *zone;
3594
3595         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3596         unsigned long sum = 0;
3597
3598         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3599
3600         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3601                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3602                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3603                 if (size > high)
3604                         sum += size - high;
3605         }
3606
3607         return sum;
3608 }
3609
3610 /**
3611  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3612  *
3613  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3614  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3615  */
3616 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3617 {
3618         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3619 }
3620 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3621
3622 /**
3623  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3624  *
3625  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3626  * high watermark within all zones.
3627  */
3628 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3629 {
3630         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3631 }
3632
3633 static inline void show_node(struct zone *zone)
3634 {
3635         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3636                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3637 }
3638
3639 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3640 {
3641         val->totalram = totalram_pages;
3642         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3643         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3644         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3645         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3646         val->freehigh = nr_free_highpages();
3647         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3648 }
3649
3650 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3651
3652 #ifdef CONFIG_NUMA
3653 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3654 {
3655         int zone_type;          /* needs to be signed */
3656         unsigned long managed_pages = 0;
3657         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3658
3659         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3660                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3661         val->totalram = managed_pages;
3662         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3663         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3664 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3665         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3666         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3667                         NR_FREE_PAGES);
3668 #else
3669         val->totalhigh = 0;
3670         val->freehigh = 0;
3671 #endif
3672         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3673 }
3674 #endif
3675
3676 /*
3677  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3678  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3679  */
3680 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3681 {
3682         bool ret = false;
3683         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3684
3685         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3686                 goto out;
3687
3688         do {
3689                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3690                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3691         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3692 out:
3693         return ret;
3694 }
3695
3696 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3697
3698 static void show_migration_types(unsigned char type)
3699 {
3700         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3701                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3702                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3703                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3704                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3705 #ifdef CONFIG_CMA
3706                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3707 #endif
3708 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3709                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3710 #endif
3711         };
3712         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3713         char *p = tmp;
3714         int i;
3715
3716         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3717                 if (type & (1 << i))
3718                         *p++ = types[i];
3719         }
3720
3721         *p = '\0';
3722         printk("(%s) ", tmp);
3723 }
3724
3725 /*
3726  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3727  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3728  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3729  *
3730  * Bits in @filter:
3731  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3732  *   cpuset.
3733  */
3734 void show_free_areas(unsigned int filter)
3735 {
3736         unsigned long free_pcp = 0;
3737         int cpu;
3738         struct zone *zone;
3739
3740         for_each_populated_zone(zone) {
3741                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3742                         continue;
3743
3744                 for_each_online_cpu(cpu)
3745                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3746         }
3747
3748         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3749                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3750                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3751                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3752                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3753                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3754                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3755                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3756                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3757                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3758                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3759                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3760                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3761                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3762                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3763                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3764                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3765                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3766                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3767                 global_page_state(NR_SHMEM),
3768                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3769                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3770                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3771                 free_pcp,
3772                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3773
3774         for_each_populated_zone(zone) {
3775                 int i;
3776
3777                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3778                         continue;
3779
3780                 free_pcp = 0;
3781                 for_each_online_cpu(cpu)
3782                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3783
3784                 show_node(zone);
3785                 printk("%s"
3786                         " free:%lukB"
3787                         " min:%lukB"
3788                         " low:%lukB"
3789                         " high:%lukB"
3790                         " active_anon:%lukB"
3791                         " inactive_anon:%lukB"
3792                         " active_file:%lukB"
3793                         " inactive_file:%lukB"
3794                         " unevictable:%lukB"
3795                         " isolated(anon):%lukB"
3796                         " isolated(file):%lukB"
3797                         " present:%lukB"
3798                         " managed:%lukB"
3799                         " mlocked:%lukB"
3800                         " dirty:%lukB"
3801                         " writeback:%lukB"
3802                         " mapped:%lukB"
3803                         " shmem:%lukB"
3804                         " slab_reclaimable:%lukB"
3805                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3806                         " kernel_stack:%lukB"
3807                         " pagetables:%lukB"
3808                         " unstable:%lukB"
3809                         " bounce:%lukB"
3810                         " free_pcp:%lukB"
3811                         " local_pcp:%ukB"
3812                         " free_cma:%lukB"
3813                         " writeback_tmp:%lukB"
3814                         " pages_scanned:%lu"
3815                         " all_unreclaimable? %s"
3816                         "\n",
3817                         zone->name,
3818                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3819                         K(min_wmark_pages(zone)),
3820                         K(low_wmark_pages(zone)),
3821                         K(high_wmark_pages(zone)),
3822                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3823                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3824                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3825                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3826                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3827                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3828                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3829                         K(zone->present_pages),
3830                         K(zone->managed_pages),
3831                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3832                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3833                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3834                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3835                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3836                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3837                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3838                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3839                                 THREAD_SIZE / 1024,
3840                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3841                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3842                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3843                         K(free_pcp),
3844                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3845                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3846                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3847                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3848                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3849                         );
3850                 printk("lowmem_reserve[]:");
3851                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3852                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3853                 printk("\n");
3854         }
3855
3856         for_each_populated_zone(zone) {
3857                 unsigned int order;
3858                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3859                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3860
3861                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3862                         continue;
3863                 show_node(zone);
3864                 printk("%s: ", zone->name);
3865
3866                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3867                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3868                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3869                         int type;
3870
3871                         nr[order] = area->nr_free;
3872                         total += nr[order] << order;
3873
3874                         types[order] = 0;
3875                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3876                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3877                                         types[order] |= 1 << type;
3878                         }
3879                 }
3880                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3881                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3882                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3883                         if (nr[order])
3884                                 show_migration_types(types[order]);
3885                 }
3886                 printk("= %lukB\n", K(total));
3887         }
3888
3889         hugetlb_show_meminfo();
3890
3891         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3892
3893         show_swap_cache_info();
3894 }
3895
3896 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3897 {
3898         zoneref->zone = zone;
3899         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3900 }
3901
3902 /*
3903  * Builds allocation fallback zone lists.
3904  *
3905  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3906  */
3907 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3908                                 int nr_zones)
3909 {
3910         struct zone *zone;
3911         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3912
3913         do {
3914                 zone_type--;
3915                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3916                 if (populated_zone(zone)) {
3917                         zoneref_set_zone(zone,
3918                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3919                         check_highest_zone(zone_type);
3920                 }
3921         } while (zone_type);
3922
3923         return nr_zones;
3924 }
3925
3926
3927 /*
3928  *  zonelist_order:
3929  *  0 = automatic detection of better ordering.
3930  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3931  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3932  *
3933  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3934  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3935  */
3936 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3937 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3938 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3939
3940 /* zonelist order in the kernel.
3941  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3942  */
3943 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3944 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3945
3946
3947 #ifdef CONFIG_NUMA
3948 /* The value user specified ....changed by config */
3949 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3950 /* string for sysctl */
3951 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3952 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3953
3954 /*
3955  * interface for configure zonelist ordering.
3956  * command line option "numa_zonelist_order"
3957  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3958  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3959  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3960  */
3961
3962 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3963 {
3964         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3965                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3966         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3967                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3968         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3969                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3970         } else {
3971                 printk(KERN_WARNING
3972                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3973                         "%s\n", s);
3974                 return -EINVAL;
3975         }
3976         return 0;
3977 }
3978
3979 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3980 {
3981         int ret;
3982
3983         if (!s)
3984                 return 0;
3985
3986         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3987         if (ret == 0)
3988                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3989
3990         return ret;
3991 }
3992 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3993
3994 /*
3995  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3996  */
3997 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3998                 void __user *buffer, size_t *length,
3999                 loff_t *ppos)
4000 {
4001         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4002         int ret;
4003         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4004
4005         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4006         if (write) {
4007                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4008                         ret = -EINVAL;
4009                         goto out;
4010                 }
4011                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4012         }
4013         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4014         if (ret)
4015                 goto out;
4016         if (write) {
4017                 int oldval = user_zonelist_order;
4018
4019                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4020                 if (ret) {
4021                         /*
4022                          * bogus value.  restore saved string
4023                          */
4024                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4025                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4026                         user_zonelist_order = oldval;
4027                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4028                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4029                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4030                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4031                 }
4032         }
4033 out:
4034         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4035         return ret;
4036 }
4037
4038
4039 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4040 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4041
4042 /**
4043  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4044  * @node: node whose fallback list we're appending
4045  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4046  *
4047  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4048  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4049  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4050  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4051  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4052  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4053  * on them otherwise.
4054  * It returns -1 if no node is found.
4055  */
4056 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4057 {
4058         int n, val;
4059         int min_val = INT_MAX;
4060         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4061         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4062
4063         /* Use the local node if we haven't already */
4064         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4065                 node_set(node, *used_node_mask);
4066                 return node;
4067         }
4068
4069         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4070
4071                 /* Don't want a node to appear more than once */
4072                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4073                         continue;
4074
4075                 /* Use the distance array to find the distance */
4076                 val = node_distance(node, n);
4077
4078                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4079                 val += (n < node);
4080
4081                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4082                 tmp = cpumask_of_node(n);
4083                 if (!cpumask_empty(tmp))
4084                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4085
4086                 /* Slight preference for less loaded node */
4087                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4088                 val += node_load[n];
4089
4090                 if (val < min_val) {
4091                         min_val = val;
4092                         best_node = n;
4093                 }
4094         }
4095
4096         if (best_node >= 0)
4097                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4098
4099         return best_node;
4100 }
4101
4102
4103 /*
4104  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4105  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4106  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4107  */
4108 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4109 {
4110         int j;
4111         struct zonelist *zonelist;
4112
4113         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4114         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4115                 ;
4116         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4117         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4118         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4119 }
4120
4121 /*
4122  * Build gfp_thisnode zonelists
4123  */
4124 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4125 {
4126         int j;
4127         struct zonelist *zonelist;
4128
4129         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4130         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4131         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4132         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4133 }
4134
4135 /*
4136  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4137  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4138  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4139  * may still exist in local DMA zone.
4140  */
4141 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4142
4143 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4144 {
4145         int pos, j, node;
4146         int zone_type;          /* needs to be signed */
4147         struct zone *z;
4148         struct zonelist *zonelist;
4149
4150         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4151         pos = 0;
4152         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4153                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4154                         node = node_order[j];
4155                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4156                         if (populated_zone(z)) {
4157                                 zoneref_set_zone(z,
4158                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4159                                 check_highest_zone(zone_type);
4160                         }
4161                 }
4162         }
4163         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4164         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4165 }
4166
4167 #if defined(CONFIG_64BIT)
4168 /*
4169  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4170  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4171  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4172  */
4173 static int default_zonelist_order(void)
4174 {
4175         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4176 }
4177 #else
4178 /*
4179  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4180  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4181  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4182  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4183  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4184  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4185  */
4186 static int default_zonelist_order(void)
4187 {
4188         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4189 }
4190 #endif /* CONFIG_64BIT */
4191
4192 static void set_zonelist_order(void)
4193 {
4194         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4195                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4196         else
4197                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4198 }
4199
4200 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4201 {
4202         int i, node, load;
4203         nodemask_t used_mask;
4204         int local_node, prev_node;
4205         struct zonelist *zonelist;
4206         unsigned int order = current_zonelist_order;
4207
4208         /* initialize zonelists */
4209         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4210                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4211                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4212                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4213         }
4214
4215         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4216         local_node = pgdat->node_id;
4217         load = nr_online_nodes;
4218         prev_node = local_node;
4219         nodes_clear(used_mask);
4220
4221         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4222         i = 0;
4223
4224         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4225                 /*
4226                  * We don't want to pressure a particular node.
4227                  * So adding penalty to the first node in same
4228                  * distance group to make it round-robin.
4229                  */
4230                 if (node_distance(local_node, node) !=
4231                     node_distance(local_node, prev_node))
4232                         node_load[node] = load;
4233
4234                 prev_node = node;
4235                 load--;
4236                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4237                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4238                 else
4239                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4240         }
4241
4242         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4243                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4244                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4245         }
4246
4247         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4248 }
4249
4250 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4251 /*
4252  * Return node id of node used for "local" allocations.
4253  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4254  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4255  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4256  */
4257 int local_memory_node(int node)
4258 {
4259         struct zone *zone;
4260
4261         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4262                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4263                                    NULL,
4264                                    &zone);
4265         return zone->node;
4266 }
4267 #endif
4268
4269 #else   /* CONFIG_NUMA */
4270
4271 static void set_zonelist_order(void)
4272 {
4273         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4274 }
4275
4276 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4277 {
4278         int node, local_node;
4279         enum zone_type j;
4280         struct zonelist *zonelist;
4281
4282         local_node = pgdat->node_id;
4283
4284         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4285         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4286
4287         /*
4288          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4289          * of all the other nodes.
4290          * We don't want to pressure a particular node, so when
4291          * building the zones for node N, we make sure that the
4292          * zones coming right after the local ones are those from
4293          * node N+1 (modulo N)
4294          */
4295         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4296                 if (!node_online(node))
4297                         continue;
4298                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4299         }
4300         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4301                 if (!node_online(node))
4302                         continue;
4303                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4304         }
4305
4306         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4307         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4308 }
4309
4310 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4311
4312 /*
4313  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4314  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4315  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4316  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4317  * with interrupts disabled.
4318  *
4319  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4320  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4321  * hotplugged processors.
4322  *
4323  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4324  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4325  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4326  */
4327 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4328 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4329 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4330
4331 /*
4332  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4333  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4334  */
4335 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4336
4337 /* return values int ....just for stop_machine() */
4338 static int __build_all_zonelists(void *data)
4339 {
4340         int nid;
4341         int cpu;
4342         pg_data_t *self = data;
4343
4344 #ifdef CONFIG_NUMA
4345         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4346 #endif
4347
4348         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4349                 build_zonelists(self);
4350         }
4351
4352         for_each_online_node(nid) {
4353                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4354
4355                 build_zonelists(pgdat);
4356         }
4357
4358         /*
4359          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4360          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4361          * each zone will be allocated later when the per cpu
4362          * allocator is available.
4363          *
4364          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4365          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4366          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4367          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4368          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4369          * (a chicken-egg dilemma).
4370          */
4371         for_each_possible_cpu(cpu) {
4372                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4373
4374 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4375                 /*
4376                  * We now know the "local memory node" for each node--
4377                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4378                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4379                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4380                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4381                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4382                  */
4383                 if (cpu_online(cpu))
4384                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4385 #endif
4386         }
4387
4388         return 0;
4389 }
4390
4391 static noinline void __init
4392 build_all_zonelists_init(void)
4393 {
4394         __build_all_zonelists(NULL);
4395         mminit_verify_zonelist();
4396         cpuset_init_current_mems_allowed();
4397 }
4398
4399 /*
4400  * Called with zonelists_mutex held always
4401  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4402  *
4403  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4404  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4405  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4406  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4407  */
4408 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4409 {
4410         set_zonelist_order();
4411
4412         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4413                 build_all_zonelists_init();
4414         } else {
4415 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4416                 if (zone)
4417                         setup_zone_pageset(zone);
4418 #endif
4419                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4420                    of zonelist */
4421                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4422                 /* cpuset refresh routine should be here */
4423         }
4424         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4425         /*
4426          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4427          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4428          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4429          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4430          * disabled and enable it later
4431          */
4432         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4433                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4434         else
4435                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4436
4437         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4438                 "Total pages: %ld\n",
4439                         nr_online_nodes,
4440                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4441                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4442                         vm_total_pages);
4443 #ifdef CONFIG_NUMA
4444         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4445 #endif
4446 }
4447
4448 /*
4449  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4450  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4451  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4452  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4453  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4454  * conservative, even though it seems large.
4455  *
4456  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4457  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4458  */
4459 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4460
4461 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4462 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4463 {
4464         unsigned long size = 1;
4465
4466         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4467
4468         while (size < pages)
4469                 size <<= 1;
4470
4471         /*
4472          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4473          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4474          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4475          */
4476         size = min(size, 4096UL);
4477
4478         return max(size, 4UL);
4479 }
4480 #else
4481 /*
4482  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4483  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4484  *
4485  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4486  *
4487  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4488  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4489  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4490  *
4491  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4492  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4493  *
4494  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4495  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4496  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4497  */
4498 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4499 {
4500         return 4096UL;
4501 }
4502 #endif
4503
4504 /*
4505  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4506  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4507  * hash function before the remainder is taken.
4508  */
4509 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4510 {
4511         return ffz(~size);
4512 }
4513
4514 /*
4515  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4516  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4517  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4518  */
4519 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4520                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4521 {
4522         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4523         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4524         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4525         unsigned long pfn;
4526         unsigned long nr_initialised = 0;
4527 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4528         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4529 #endif
4530
4531         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4532                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4533
4534         /*
4535          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4536          * memory
4537          */
4538         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4539                 start_pfn += altmap->reserve;
4540
4541         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4542                 /*
4543                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4544                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4545                  */
4546                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4547                         goto not_early;
4548
4549                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4550                         continue;
4551                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4552                         continue;
4553                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4554                         break;
4555
4556 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4557                 /*
4558                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4559                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4560                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4561                  */
4562                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4563                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4564                                 continue;
4565
4566                 /*
4567                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4568                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4569                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4570                  */
4571                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4572                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4573                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4574                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4575                                                 break;
4576                                 r = tmp;
4577                         }
4578                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4579                             memblock_is_mirror(r)) {
4580                                 /* already initialized as NORMAL */
4581                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4582                                 continue;
4583                         }
4584                 }
4585 #endif
4586
4587 not_early:
4588                 /*
4589                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4590                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4591                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4592                  * the address space during boot when many long-lived
4593                  * kernel allocations are made.
4594                  *
4595                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4596                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4597                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4598                  * pfn out of zone.
4599                  */
4600                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4601                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4602
4603                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4604                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4605                 } else {
4606                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4607                 }
4608         }
4609 }
4610
4611 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4612 {
4613         unsigned int order, t;
4614         for_each_migratetype_order(order, t) {
4615                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4616                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4617         }
4618 }
4619
4620 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4621 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4622         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4623 #endif
4624
4625 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4626 {
4627 #ifdef CONFIG_MMU
4628         int batch;
4629
4630         /*
4631          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4632          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4633          *
4634          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4635          */
4636         batch = zone->managed_pages / 1024;
4637         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4638                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4639         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4640         if (batch < 1)
4641                 batch = 1;
4642
4643         /*
4644          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4645          * of 2 value was found to be more likely to have
4646          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4647          *
4648          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4649          * batches of pages, one task can end up with a lot
4650          * of pages of one half of the possible page colors
4651          * and the other with pages of the other colors.
4652          */
4653         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4654
4655         return batch;
4656
4657 #else
4658         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4659          * conditions.
4660          *
4661          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4662          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4663          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4664          *
4665          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4666          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4667          * can be a significant delay between the individual batches being
4668          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4669          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4670          */
4671         return 0;
4672 #endif
4673 }
4674
4675 /*
4676  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4677  * ->batch must never be higher then ->high.
4678  * The following function updates them in a safe manner without read side
4679  * locking.
4680  *
4681  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4682  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4683  *
4684  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4685  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4686  * exist).
4687  */
4688 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4689                 unsigned long batch)
4690 {
4691        /* start with a fail safe value for batch */
4692         pcp->batch = 1;
4693         smp_wmb();
4694
4695        /* Update high, then batch, in order */
4696         pcp->high = high;
4697         smp_wmb();
4698
4699         pcp->batch = batch;
4700 }
4701
4702 /* a companion to pageset_set_high() */
4703 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4704 {
4705         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4706 }
4707
4708 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4709 {
4710         struct per_cpu_pages *pcp;
4711         int migratetype;
4712
4713         memset(p, 0, sizeof(*p));
4714
4715         pcp = &p->pcp;
4716         pcp->count = 0;
4717         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4718                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4719 }
4720
4721 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4722 {
4723         pageset_init(p);
4724         pageset_set_batch(p, batch);
4725 }
4726
4727 /*
4728  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4729  * to the value high for the pageset p.
4730  */
4731 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4732                                 unsigned long high)
4733 {
4734         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4735         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4736                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4737
4738         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4739 }
4740
4741 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4742                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4743 {
4744         if (percpu_pagelist_fraction)
4745                 pageset_set_high(pcp,
4746                         (zone->managed_pages /
4747                                 percpu_pagelist_fraction));
4748         else
4749                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4750 }
4751
4752 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4753 {
4754         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4755
4756         pageset_init(pcp);
4757         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4758 }
4759
4760 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4761 {
4762         int cpu;
4763         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4764         for_each_possible_cpu(cpu)
4765                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4766 }
4767
4768 /*
4769  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4770  * Before this call only boot pagesets were available.
4771  */
4772 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4773 {
4774         struct zone *zone;
4775
4776         for_each_populated_zone(zone)
4777                 setup_zone_pageset(zone);
4778 }
4779
4780 static noinline __init_refok
4781 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4782 {
4783         int i;
4784         size_t alloc_size;
4785
4786         /*
4787          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4788          * per zone.
4789          */
4790         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4791                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4792         zone->wait_table_bits =
4793                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4794         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4795                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4796
4797         if (!slab_is_available()) {
4798                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4799                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4800                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4801         } else {
4802                 /*
4803                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4804                  * via memory hot-add.
4805                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4806                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4807                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4808                  * node itself as well.
4809                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4810                  * necessary.
4811                  */
4812                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4813         }
4814         if (!zone->wait_table)
4815                 return -ENOMEM;
4816
4817         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4818                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4819
4820         return 0;
4821 }
4822
4823 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4824 {
4825         /*
4826          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4827          * relies on the ability of the linker to provide the
4828          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4829          */
4830         zone->pageset = &boot_pageset;
4831
4832         if (populated_zone(zone))
4833                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4834                         zone->name, zone->present_pages,
4835                                          zone_batchsize(zone));
4836 }
4837
4838 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4839                                         unsigned long zone_start_pfn,
4840                                         unsigned long size)
4841 {
4842         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4843         int ret;
4844         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4845         if (ret)
4846                 return ret;
4847         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4848
4849         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4850
4851         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4852                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4853                         pgdat->node_id,
4854                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4855                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4856
4857         zone_init_free_lists(zone);
4858
4859         return 0;
4860 }
4861
4862 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4863 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4864
4865 /*
4866  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4867  */
4868 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4869                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4870 {
4871         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4872         int nid;
4873
4874         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4875                 return state->last_nid;
4876
4877         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4878         if (nid != -1) {
4879                 state->last_start = start_pfn;
4880                 state->last_end = end_pfn;
4881                 state->last_nid = nid;
4882         }
4883
4884         return nid;
4885 }
4886 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4887
4888 /**
4889  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4890  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4891  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4892  *
4893  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4894  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4895  * memblock_free_early_nid() manually.
4896  */
4897 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4898 {
4899         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4900         int i, this_nid;
4901
4902         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4903                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4904                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4905
4906                 if (start_pfn < end_pfn)
4907                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4908                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4909                                         this_nid);
4910         }
4911 }
4912
4913 /**
4914  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4915  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4916  *
4917  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4918  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4919  */
4920 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4921 {
4922         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4923         int i, this_nid;
4924
4925         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4926                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4927 }
4928
4929 /**
4930  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4931  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4932  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4933  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4934  *
4935  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4936  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4937  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4938  * PFNs will be 0.
4939  */
4940 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4941                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4942 {
4943         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4944         int i;
4945
4946         *start_pfn = -1UL;
4947         *end_pfn = 0;
4948
4949         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4950                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4951                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4952         }
4953
4954         if (*start_pfn == -1UL)
4955                 *start_pfn = 0;
4956 }
4957
4958 /*
4959  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4960  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4961  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4962  */
4963 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4964 {
4965         int zone_index;
4966         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4967                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4968                         continue;
4969
4970                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4971                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4972                         break;
4973         }
4974
4975         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4976         movable_zone = zone_index;
4977 }
4978
4979 /*
4980  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4981  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4982  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4983  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4984  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4985  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4986  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4987  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4988  */
4989 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4990                                         unsigned long zone_type,
4991                                         unsigned long node_start_pfn,
4992                                         unsigned long node_end_pfn,
4993                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4994                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4995 {
4996         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4997         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4998                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4999                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5000                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5001                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5002                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5003
5004                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5005                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5006                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5007         }
5008 }
5009
5010 /*
5011  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5012  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5013  */
5014 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5015                                         unsigned long zone_type,
5016                                         unsigned long node_start_pfn,
5017                                         unsigned long node_end_pfn,
5018                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5019                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5020                                         unsigned long *ignored)
5021 {
5022         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5023         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5024                 return 0;
5025
5026         /* Get the start and end of the zone */
5027         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5028         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5029         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5030                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5031                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5032
5033         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5034         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5035                 return 0;
5036
5037         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5038         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5039         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5040
5041         /* Return the spanned pages */
5042         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5043 }
5044
5045 /*
5046  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5047  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5048  */
5049 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5050                                 unsigned long range_start_pfn,
5051                                 unsigned long range_end_pfn)
5052 {
5053         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5054         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5055         int i;
5056
5057         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5058                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5059                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5060                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5061         }
5062         return nr_absent;
5063 }
5064
5065 /**
5066  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5067  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5068  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5069  *
5070  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5071  */
5072 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5073                                                         unsigned long end_pfn)
5074 {
5075         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5076 }
5077
5078 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5079 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5080                                         unsigned long zone_type,
5081                                         unsigned long node_start_pfn,
5082                                         unsigned long node_end_pfn,
5083                                         unsigned long *ignored)
5084 {
5085         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5086         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5087         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5088         unsigned long nr_absent;
5089
5090         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5091         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5092                 return 0;
5093
5094         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5095         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5096
5097         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5098                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5099                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5100         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5101
5102         /*
5103          * ZONE_MOVABLE handling.
5104          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5105          * and vice versa.
5106          */
5107         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5108                 if (mirrored_kernelcore) {
5109                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5110                         struct memblock_region *r;
5111
5112                         for_each_memblock(memory, r) {
5113                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5114                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5115                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5116                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5117
5118                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5119                                     memblock_is_mirror(r))
5120                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5121
5122                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5123                                     !memblock_is_mirror(r))
5124                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5125                         }
5126                 } else {
5127                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5128                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5129                 }
5130         }
5131
5132         return nr_absent;
5133 }
5134
5135 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5136 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5137                                         unsigned long zone_type,
5138                                         unsigned long node_start_pfn,
5139                                         unsigned long node_end_pfn,
5140                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5141                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5142                                         unsigned long *zones_size)
5143 {
5144         unsigned int zone;
5145
5146         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5147         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5148                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5149
5150         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5151
5152         return zones_size[zone_type];
5153 }
5154
5155 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5156                                                 unsigned long zone_type,
5157                                                 unsigned long node_start_pfn,
5158                                                 unsigned long node_end_pfn,
5159                                                 unsigned long *zholes_size)
5160 {
5161         if (!zholes_size)
5162                 return 0;
5163
5164         return zholes_size[zone_type];
5165 }
5166
5167 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5168
5169 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5170                                                 unsigned long node_start_pfn,
5171                                                 unsigned long node_end_pfn,
5172                                                 unsigned long *zones_size,
5173                                                 unsigned long *zholes_size)
5174 {
5175         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5176         enum zone_type i;
5177
5178         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5179                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5180                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5181                 unsigned long size, real_size;
5182
5183                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5184                                                   node_start_pfn,
5185                                                   node_end_pfn,
5186                                                   &zone_start_pfn,
5187                                                   &zone_end_pfn,
5188                                                   zones_size);
5189                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5190                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5191                                                   zholes_size);
5192                 if (size)
5193                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5194                 else
5195                         zone->zone_start_pfn = 0;
5196                 zone->spanned_pages = size;
5197                 zone->present_pages = real_size;
5198
5199                 totalpages += size;
5200                 realtotalpages += real_size;
5201         }
5202
5203         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5204         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5205         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5206                                                         realtotalpages);
5207 }
5208
5209 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5210 /*
5211  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5212  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5213  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5214  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5215  * bytes.
5216  */
5217 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5218 {
5219         unsigned long usemapsize;
5220
5221         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5222         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5223         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5224         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5225         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5226
5227         return usemapsize / 8;
5228 }
5229
5230 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5231                                 struct zone *zone,
5232                                 unsigned long zone_start_pfn,
5233                                 unsigned long zonesize)
5234 {
5235         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5236         zone->pageblock_flags = NULL;
5237         if (usemapsize)
5238                 zone->pageblock_flags =
5239                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5240                                                          pgdat->node_id);
5241 }
5242 #else
5243 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5244                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5245 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5246
5247 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5248
5249 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5250 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5251 {
5252         unsigned int order;
5253
5254         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5255         if (pageblock_order)
5256                 return;
5257
5258         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5259                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5260         else
5261                 order = MAX_ORDER - 1;
5262
5263         /*
5264          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5265          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5266          * powerpc.
5267          */
5268         pageblock_order = order;
5269 }
5270 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5271
5272 /*
5273  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5274  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5275  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5276  * the kernel config
5277  */
5278 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5279 {
5280 }
5281
5282 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5283
5284 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5285                                                    unsigned long present_pages)
5286 {
5287         unsigned long pages = spanned_pages;
5288
5289         /*
5290          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5291          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5292          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5293          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5294          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5295          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5296          */
5297         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5298             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5299                 pages = present_pages;
5300
5301         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5302 }
5303
5304 /*
5305  * Set up the zone data structures:
5306  *   - mark all pages reserved
5307  *   - mark all memory queues empty
5308  *   - clear the memory bitmaps
5309  *
5310  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5311  */
5312 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5313 {
5314         enum zone_type j;
5315         int nid = pgdat->node_id;
5316         int ret;
5317
5318         pgdat_resize_init(pgdat);
5319 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5320         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5321         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5322         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5323 #endif
5324 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5325         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5326         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5327         pgdat->split_queue_len = 0;
5328 #endif
5329         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5330         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5331         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5332
5333         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5334                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5335                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5336                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5337
5338                 size = zone->spanned_pages;
5339                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5340
5341                 /*
5342                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5343                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5344                  * and per-cpu initialisations
5345                  */
5346                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5347                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5348                         if (freesize >= memmap_pages) {
5349                                 freesize -= memmap_pages;
5350                                 if (memmap_pages)
5351                                         printk(KERN_DEBUG
5352                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5353                                                zone_names[j], memmap_pages);
5354                         } else
5355                                 printk(KERN_WARNING
5356                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5357                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5358                 }
5359
5360                 /* Account for reserved pages */
5361                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5362                         freesize -= dma_reserve;
5363                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5364                                         zone_names[0], dma_reserve);
5365                 }
5366
5367                 if (!is_highmem_idx(j))
5368                         nr_kernel_pages += freesize;
5369                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5370                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5371                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5372                 nr_all_pages += freesize;
5373
5374                 /*
5375                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5376                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5377                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5378                  */
5379                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5380 #ifdef CONFIG_NUMA
5381                 zone->node = nid;
5382                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5383                                                 / 100;
5384                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5385 #endif
5386                 zone->name = zone_names[j];
5387                 spin_lock_init(&zone->lock);
5388                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5389                 zone_seqlock_init(zone);
5390                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5391                 zone_pcp_init(zone);
5392
5393                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5394                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5395
5396                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5397                 if (!size)
5398                         continue;
5399
5400                 set_pageblock_order();
5401                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5402                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5403                 BUG_ON(ret);
5404                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5405         }
5406 }
5407
5408 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5409 {
5410         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5411         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5412
5413         /* Skip empty nodes */
5414         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5415                 return;
5416
5417 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5418         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5419         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5420         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5421         if (!pgdat->node_mem_map) {
5422                 unsigned long size, end;
5423                 struct page *map;
5424
5425                 /*
5426                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5427                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5428                  * for the buddy allocator to function correctly.
5429                  */
5430                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5431                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5432                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5433                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5434                 if (!map)
5435                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5436                                                                pgdat->node_id);
5437                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5438         }
5439 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5440         /*
5441          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5442          */
5443         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5444                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5445 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5446                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5447                         mem_map -= offset;
5448 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5449         }
5450 #endif
5451 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5452 }
5453
5454 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5455                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5456 {
5457         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5458         unsigned long start_pfn = 0;
5459         unsigned long end_pfn = 0;
5460
5461         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5462         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5463
5464         reset_deferred_meminit(pgdat);
5465         pgdat->node_id = nid;
5466         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5467 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5468         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5469         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5470                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5471                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5472 #else
5473         start_pfn = node_start_pfn;
5474 #endif
5475         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5476                                   zones_size, zholes_size);
5477
5478         alloc_node_mem_map(pgdat);
5479 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5480         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5481                 nid, (unsigned long)pgdat,
5482                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5483 #endif
5484
5485         free_area_init_core(pgdat);
5486 }
5487
5488 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5489
5490 #if MAX_NUMNODES > 1
5491 /*
5492  * Figure out the number of possible node ids.
5493  */
5494 void __init setup_nr_node_ids(void)
5495 {
5496         unsigned int highest;
5497
5498         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5499         nr_node_ids = highest + 1;
5500 }
5501 #endif
5502
5503 /**
5504  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5505  *
5506  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5507  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5508  * all the nodes.
5509  *
5510  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5511  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5512  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5513  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5514  *
5515  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5516  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5517  * populated node map.
5518  *
5519  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5520  * requirement (single node).
5521  */
5522 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5523 {
5524         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5525         unsigned long start, end, mask;
5526         int last_nid = -1;
5527         int i, nid;
5528
5529         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5530                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5531                         last_nid = nid;
5532                         last_end = end;
5533                         continue;
5534                 }
5535
5536                 /*
5537                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5538                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5539                  * too coarse to separate the current node from the last.
5540                  */
5541                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5542                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5543                         mask <<= 1;
5544
5545                 /* accumulate all internode masks */
5546                 accl_mask |= mask;
5547         }
5548
5549         /* convert mask to number of pages */
5550         return ~accl_mask + 1;
5551 }
5552
5553 /* Find the lowest pfn for a node */
5554 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5555 {
5556         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5557         unsigned long start_pfn;
5558         int i;
5559
5560         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5561                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5562
5563         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5564                 printk(KERN_WARNING
5565                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5566                 return 0;
5567         }
5568
5569         return min_pfn;
5570 }
5571
5572 /**
5573  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5574  *
5575  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5576  * memblock_set_node().
5577  */
5578 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5579 {
5580         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5581 }
5582
5583 /*
5584  * early_calculate_totalpages()
5585  * Sum pages in active regions for movable zone.
5586  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5587  */
5588 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5589 {
5590         unsigned long totalpages = 0;
5591         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5592         int i, nid;
5593
5594         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5595                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5596
5597                 totalpages += pages;
5598                 if (pages)
5599                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5600         }
5601         return totalpages;
5602 }
5603
5604 /*
5605  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5606  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5607  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5608  * others
5609  */
5610 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5611 {
5612         int i, nid;
5613         unsigned long usable_startpfn;
5614         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5615         /* save the state before borrow the nodemask */
5616         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5617         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5618         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5619         struct memblock_region *r;
5620
5621         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5622         find_usable_zone_for_movable();
5623
5624         /*
5625          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5626          * options.
5627          */
5628         if (movable_node_is_enabled()) {
5629                 for_each_memblock(memory, r) {
5630                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5631                                 continue;
5632
5633                         nid = r->nid;
5634
5635                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5636                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5637                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5638                                 usable_startpfn;
5639                 }
5640
5641                 goto out2;
5642         }
5643
5644         /*
5645          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5646          */
5647         if (mirrored_kernelcore) {
5648                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5649
5650                 for_each_memblock(memory, r) {
5651                         if (memblock_is_mirror(r))
5652                                 continue;
5653
5654                         nid = r->nid;
5655
5656                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5657
5658                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5659                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5660                                 continue;
5661                         }
5662
5663                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5664                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5665                                 usable_startpfn;
5666                 }
5667
5668                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5669                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5670
5671                 goto out2;
5672         }
5673
5674         /*
5675          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5676          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5677          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5678          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5679          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5680          * what movablecore would have allowed.
5681          */
5682         if (required_movablecore) {
5683                 unsigned long corepages;
5684
5685                 /*
5686                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5687                  * was requested by the user
5688                  */
5689                 required_movablecore =
5690                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5691                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5692                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5693
5694                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5695         }
5696
5697         /*
5698          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5699          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5700          */
5701         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5702                 goto out;
5703
5704         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5705         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5706
5707 restart:
5708         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5709         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5710         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5711                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5712
5713                 /*
5714                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5715                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5716                  * amount of memory for the kernel
5717                  */
5718                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5719                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5720
5721                 /*
5722                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5723                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5724                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5725                  */
5726                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5727
5728                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5729                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5730                         unsigned long size_pages;
5731
5732                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5733                         if (start_pfn >= end_pfn)
5734                                 continue;
5735
5736                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5737                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5738                                 unsigned long kernel_pages;
5739                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5740                                                                 - start_pfn;
5741
5742                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5743                                                         kernelcore_remaining);
5744                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5745                                                         required_kernelcore);
5746
5747                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5748                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5749
5750                                         /*
5751                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5752                                          * that if we have to rebalance
5753                                          * kernelcore across nodes, we will
5754                                          * not double account here
5755                                          */
5756                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5757                                         continue;
5758                                 }
5759                                 start_pfn = usable_startpfn;
5760                         }
5761
5762                         /*
5763                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5764                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5765                          * number of pages used as kernelcore
5766                          */
5767                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5768                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5769                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5770                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5771
5772                         /*
5773                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5774                          * break if the kernelcore for this node has been
5775                          * satisfied
5776                          */
5777                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5778                                                                 size_pages);
5779                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5780                         if (!kernelcore_remaining)
5781                                 break;
5782                 }
5783         }
5784
5785         /*
5786          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5787          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5788          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5789          * satisfied
5790          */
5791         usable_nodes--;
5792         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5793                 goto restart;
5794
5795 out2:
5796         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5797         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5798                 zone_movable_pfn[nid] =
5799                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5800
5801 out:
5802         /* restore the node_state */
5803         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5804 }
5805
5806 /* Any regular or high memory on that node ? */
5807 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5808 {
5809         enum zone_type zone_type;
5810
5811         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5812                 return;
5813
5814         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5815                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5816                 if (populated_zone(zone)) {
5817                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5818                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5819                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5820                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5821                         break;
5822                 }
5823         }
5824 }
5825
5826 /**
5827  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5828  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5829  *
5830  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5831  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5832  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5833  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5834  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5835  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5836  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5837  * at arch_max_dma_pfn.
5838  */
5839 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5840 {
5841         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5842         int i, nid;
5843
5844         /* Record where the zone boundaries are */
5845         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5846                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5847         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5848                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5849         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5850         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5851         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5852                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5853                         continue;
5854                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5855                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5856                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5857                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5858         }
5859         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5860         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5861
5862         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5863         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5864         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5865
5866         /* Print out the zone ranges */
5867         pr_info("Zone ranges:\n");
5868         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5869                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5870                         continue;
5871                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5872                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5873                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5874                         pr_cont("empty\n");
5875                 else
5876                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5877                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5878                                         << PAGE_SHIFT,
5879                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5880                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5881         }
5882
5883         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5884         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5885         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5886                 if (zone_movable_pfn[i])
5887                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5888                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5889         }
5890
5891         /* Print out the early node map */
5892         pr_info("Early memory node ranges\n");
5893         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5894                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5895                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5896                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5897
5898         /* Initialise every node */
5899         mminit_verify_pageflags_layout();
5900         setup_nr_node_ids();
5901         for_each_online_node(nid) {
5902                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5903                 free_area_init_node(nid, NULL,
5904                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5905
5906                 /* Any memory on that node */
5907                 if (pgdat->node_present_pages)
5908                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5909                 check_for_memory(pgdat, nid);
5910         }
5911 }
5912
5913 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5914 {
5915         unsigned long long coremem;
5916         if (!p)
5917                 return -EINVAL;
5918
5919         coremem = memparse(p, &p);
5920         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5921
5922         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5923         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5924
5925         return 0;
5926 }
5927
5928 /*
5929  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5930  * cannot be reclaimed or migrated.
5931  */
5932 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5933 {
5934         /* parse kernelcore=mirror */
5935         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
5936                 mirrored_kernelcore = true;
5937                 return 0;
5938         }
5939
5940         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5941 }
5942
5943 /*
5944  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5945  * can be reclaimed or migrated.
5946  */
5947 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5948 {
5949         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5950 }
5951
5952 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5953 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5954
5955 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5956
5957 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5958 {
5959         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5960         page_zone(page)->managed_pages += count;
5961         totalram_pages += count;
5962 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5963         if (PageHighMem(page))
5964                 totalhigh_pages += count;
5965 #endif
5966         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5967 }
5968 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5969
5970 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5971 {
5972         void *pos;
5973         unsigned long pages = 0;
5974
5975         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5976         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5977         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5978                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5979                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5980                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5981         }
5982
5983         if (pages && s)
5984                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5985                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5986
5987         return pages;
5988 }
5989 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5990
5991 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5992 void free_highmem_page(struct page *page)
5993 {
5994         __free_reserved_page(page);
5995         totalram_pages++;
5996         page_zone(page)->managed_pages++;
5997         totalhigh_pages++;
5998 }
5999 #endif
6000
6001
6002 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6003 {
6004         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6005         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6006
6007         physpages = get_num_physpages();
6008         codesize = _etext - _stext;
6009         datasize = _edata - _sdata;
6010         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6011         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6012         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6013         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6014
6015         /*
6016          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6017          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6018          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6019          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6020          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6021          */
6022 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6023         do { \
6024                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6025                         size -= adj; \
6026         } while (0)
6027
6028         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6029                      _sinittext, init_code_size);
6030         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6031         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6032         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6033         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6034
6035 #undef  adj_init_size
6036
6037         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6038                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6039                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6040 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6041                ", %luK highmem"
6042 #endif
6043                "%s%s)\n",
6044                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6045                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6046                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6047                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6048                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6049 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6050                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6051 #endif
6052                str ? ", " : "", str ? str : "");
6053 }
6054
6055 /**
6056  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6057  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6058  *
6059  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6060  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6061  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6062  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6063  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6064  * smaller per-cpu batchsize.
6065  */
6066 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6067 {
6068         dma_reserve = new_dma_reserve;
6069 }
6070
6071 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6072 {
6073         free_area_init_node(0, zones_size,
6074                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6075 }
6076
6077 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6078                                  unsigned long action, void *hcpu)
6079 {
6080         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6081
6082         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6083                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6084                 drain_pages(cpu);
6085
6086                 /*
6087                  * Spill the event counters of the dead processor
6088                  * into the current processors event counters.
6089                  * This artificially elevates the count of the current
6090                  * processor.
6091                  */
6092                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6093
6094                 /*
6095                  * Zero the differential counters of the dead processor
6096                  * so that the vm statistics are consistent.
6097                  *
6098                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6099                  * race with what we are doing.
6100                  */
6101                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6102         }
6103         return NOTIFY_OK;
6104 }
6105
6106 void __init page_alloc_init(void)
6107 {
6108         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6109 }
6110
6111 /*
6112  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6113  *      or min_free_kbytes changes.
6114  */
6115 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6116 {
6117         struct pglist_data *pgdat;
6118         unsigned long reserve_pages = 0;
6119         enum zone_type i, j;
6120
6121         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6122                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6123                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6124                         long max = 0;
6125
6126                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6127                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6128                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6129                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6130                         }
6131
6132                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6133                         max += high_wmark_pages(zone);
6134
6135                         if (max > zone->managed_pages)
6136                                 max = zone->managed_pages;
6137
6138                         zone->totalreserve_pages = max;
6139
6140                         reserve_pages += max;
6141                 }
6142         }
6143         totalreserve_pages = reserve_pages;
6144 }
6145
6146 /*
6147  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6148  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6149  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6150  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6151  */
6152 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6153 {
6154         struct pglist_data *pgdat;
6155         enum zone_type j, idx;
6156
6157         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6158                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6159                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6160                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6161
6162                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6163
6164                         idx = j;
6165                         while (idx) {
6166                                 struct zone *lower_zone;
6167
6168                                 idx--;
6169
6170                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6171                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6172
6173                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6174                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6175                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6176                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6177                         }
6178                 }
6179         }
6180
6181         /* update totalreserve_pages */
6182         calculate_totalreserve_pages();
6183 }
6184
6185 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6186 {
6187         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6188         unsigned long lowmem_pages = 0;
6189         struct zone *zone;
6190         unsigned long flags;
6191
6192         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6193         for_each_zone(zone) {
6194                 if (!is_highmem(zone))
6195                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6196         }
6197
6198         for_each_zone(zone) {
6199                 u64 tmp;
6200
6201                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6202                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6203                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6204                 if (is_highmem(zone)) {
6205                         /*
6206                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6207                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6208                          * value here.
6209                          *
6210                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6211                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6212                          * not be capped for highmem.
6213                          */
6214                         unsigned long min_pages;
6215
6216                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6217                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6218                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6219                 } else {
6220                         /*
6221                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6222                          * proportionate to the zone's size.
6223                          */
6224                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6225                 }
6226
6227                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6228                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6229
6230                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6231                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6232                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6233
6234                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6235         }
6236
6237         /* update totalreserve_pages */
6238         calculate_totalreserve_pages();
6239 }
6240
6241 /**
6242  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6243  * or when memory is hot-{added|removed}
6244  *
6245  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6246  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6247  */
6248 void setup_per_zone_wmarks(void)
6249 {
6250         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6251         __setup_per_zone_wmarks();
6252         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6253 }
6254
6255 /*
6256  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6257  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6258  * to be referenced again before it is swapped out.
6259  *
6260  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6261  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6262  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6263  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6264  *
6265  * total     target    max
6266  * memory    ratio     inactive anon
6267  * -------------------------------------
6268  *   10MB       1         5MB
6269  *  100MB       1        50MB
6270  *    1GB       3       250MB
6271  *   10GB      10       0.9GB
6272  *  100GB      31         3GB
6273  *    1TB     101        10GB
6274  *   10TB     320        32GB
6275  */
6276 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6277 {
6278         unsigned int gb, ratio;
6279
6280         /* Zone size in gigabytes */
6281         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6282         if (gb)
6283                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6284         else
6285                 ratio = 1;
6286
6287         zone->inactive_ratio = ratio;
6288 }
6289
6290 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6291 {
6292         struct zone *zone;
6293
6294         for_each_zone(zone)
6295                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6296 }
6297
6298 /*
6299  * Initialise min_free_kbytes.
6300  *
6301  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6302  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6303  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6304  *
6305  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6306  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6307  *
6308  * which yields
6309  *
6310  * 16MB:        512k
6311  * 32MB:        724k
6312  * 64MB:        1024k
6313  * 128MB:       1448k
6314  * 256MB:       2048k
6315  * 512MB:       2896k
6316  * 1024MB:      4096k
6317  * 2048MB:      5792k
6318  * 4096MB:      8192k
6319  * 8192MB:      11584k
6320  * 16384MB:     16384k
6321  */
6322 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6323 {
6324         unsigned long lowmem_kbytes;
6325         int new_min_free_kbytes;
6326
6327         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6328         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6329
6330         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6331                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6332                 if (min_free_kbytes < 128)
6333                         min_free_kbytes = 128;
6334                 if (min_free_kbytes > 65536)
6335                         min_free_kbytes = 65536;
6336         } else {
6337                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6338                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6339         }
6340         setup_per_zone_wmarks();
6341         refresh_zone_stat_thresholds();
6342         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6343         setup_per_zone_inactive_ratio();
6344         return 0;
6345 }
6346 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6347
6348 /*
6349  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6350  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6351  *      changes.
6352  */
6353 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6354         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6355 {
6356         int rc;
6357
6358         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6359         if (rc)
6360                 return rc;
6361
6362         if (write) {
6363                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6364                 setup_per_zone_wmarks();
6365         }
6366         return 0;
6367 }
6368
6369 #ifdef CONFIG_NUMA
6370 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6371         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6372 {
6373         struct zone *zone;
6374         int rc;
6375
6376         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6377         if (rc)
6378                 return rc;
6379
6380         for_each_zone(zone)
6381                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6382                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6383         return 0;
6384 }
6385
6386 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6387         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6388 {
6389         struct zone *zone;
6390         int rc;
6391
6392         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6393         if (rc)
6394                 return rc;
6395
6396         for_each_zone(zone)
6397                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6398                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6399         return 0;
6400 }
6401 #endif
6402
6403 /*
6404  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6405  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6406  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6407  *
6408  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6409  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6410  * if in function of the boot time zone sizes.
6411  */
6412 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6413         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6414 {
6415         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6416         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6417         return 0;
6418 }
6419
6420 /*
6421  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6422  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6423  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6424  */
6425 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6426         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6427 {
6428         struct zone *zone;
6429         int old_percpu_pagelist_fraction;
6430         int ret;
6431
6432         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6433         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6434
6435         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6436         if (!write || ret < 0)
6437                 goto out;
6438
6439         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6440         if (percpu_pagelist_fraction &&
6441             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6442                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6443                 ret = -EINVAL;
6444                 goto out;
6445         }
6446
6447         /* No change? */
6448         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6449                 goto out;
6450
6451         for_each_populated_zone(zone) {
6452                 unsigned int cpu;
6453
6454                 for_each_possible_cpu(cpu)
6455                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6456                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6457         }
6458 out:
6459         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6460         return ret;
6461 }
6462
6463 #ifdef CONFIG_NUMA
6464 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6465
6466 static int __init set_hashdist(char *str)
6467 {
6468         if (!str)
6469                 return 0;
6470         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6471         return 1;
6472 }
6473 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6474 #endif
6475
6476 /*
6477  * allocate a large system hash table from bootmem
6478  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6479  *   quantity of entries
6480  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6481  */
6482 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6483                                      unsigned long bucketsize,
6484                                      unsigned long numentries,
6485                                      int scale,
6486                                      int flags,
6487                                      unsigned int *_hash_shift,
6488                                      unsigned int *_hash_mask,
6489                                      unsigned long low_limit,
6490                                      unsigned long high_limit)
6491 {
6492         unsigned long long max = high_limit;
6493         unsigned long log2qty, size;
6494         void *table = NULL;
6495
6496         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6497         if (!numentries) {
6498                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6499                 numentries = nr_kernel_pages;
6500
6501                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6502                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6503                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6504
6505                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6506                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6507                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6508                 else
6509                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6510
6511                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6512                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6513                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6514                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6515                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6516                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6517                                 BUG_ON(!numentries);
6518                         }
6519                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6520                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6521         }
6522         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6523
6524         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6525         if (max == 0) {
6526                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6527                 do_div(max, bucketsize);
6528         }
6529         max = min(max, 0x80000000ULL);
6530
6531         if (numentries < low_limit)
6532                 numentries = low_limit;
6533         if (numentries > max)
6534                 numentries = max;
6535
6536         log2qty = ilog2(numentries);
6537
6538         do {
6539                 size = bucketsize << log2qty;
6540                 if (flags & HASH_EARLY)
6541                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6542                 else if (hashdist)
6543                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6544                 else {
6545                         /*
6546                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6547                          * some pages at the end of hash table which
6548                          * alloc_pages_exact() automatically does
6549                          */
6550                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6551                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6552                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6553                         }
6554                 }
6555         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6556
6557         if (!table)
6558                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6559
6560         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6561                tablename,
6562                (1UL << log2qty),
6563                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6564                size);
6565
6566         if (_hash_shift)
6567                 *_hash_shift = log2qty;
6568         if (_hash_mask)
6569                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6570
6571         return table;
6572 }
6573
6574 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6575 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6576                                                         unsigned long pfn)
6577 {
6578 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6579         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6580 #else
6581         return zone->pageblock_flags;
6582 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6583 }
6584
6585 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6586 {
6587 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6588         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6589         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6590 #else
6591         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6592         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6593 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6594 }
6595
6596 /**
6597  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6598  * @page: The page within the block of interest
6599  * @pfn: The target page frame number
6600  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6601  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6602  *
6603  * Return: pageblock_bits flags
6604  */
6605 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6606                                         unsigned long end_bitidx,
6607                                         unsigned long mask)
6608 {
6609         struct zone *zone;
6610         unsigned long *bitmap;
6611         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6612         unsigned long word;
6613
6614         zone = page_zone(page);
6615         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6616         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6617         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6618         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6619
6620         word = bitmap[word_bitidx];
6621         bitidx += end_bitidx;
6622         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6623 }
6624
6625 /**
6626  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6627  * @page: The page within the block of interest
6628  * @flags: The flags to set
6629  * @pfn: The target page frame number
6630  * @end_bitidx: The last bit of interest
6631  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6632  */
6633 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6634                                         unsigned long pfn,
6635                                         unsigned long end_bitidx,
6636                                         unsigned long mask)
6637 {
6638         struct zone *zone;
6639         unsigned long *bitmap;
6640         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6641         unsigned long old_word, word;
6642
6643         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6644
6645         zone = page_zone(page);
6646         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6647         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6648         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6649         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6650
6651         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6652
6653         bitidx += end_bitidx;
6654         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6655         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6656
6657         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6658         for (;;) {
6659                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6660                 if (word == old_word)
6661                         break;
6662                 word = old_word;
6663         }
6664 }
6665
6666 /*
6667  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6668  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6669  *
6670  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6671  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6672  * expect this function should be exact.
6673  */
6674 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6675                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6676 {
6677         unsigned long pfn, iter, found;
6678         int mt;
6679
6680         /*
6681          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6682          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6683          */
6684         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6685                 return false;
6686         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6687         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6688                 return false;
6689
6690         pfn = page_to_pfn(page);
6691         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6692                 unsigned long check = pfn + iter;
6693
6694                 if (!pfn_valid_within(check))
6695                         continue;
6696
6697                 page = pfn_to_page(check);
6698
6699                 /*
6700                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6701                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6702                  * handle each tail page individually in migration.
6703                  */
6704                 if (PageHuge(page)) {
6705                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6706                         continue;
6707                 }
6708
6709                 /*
6710                  * We can't use page_count without pin a page
6711                  * because another CPU can free compound page.
6712                  * This check already skips compound tails of THP
6713                  * because their page->_count is zero at all time.
6714                  */
6715                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6716                         if (PageBuddy(page))
6717                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6718                         continue;
6719                 }
6720
6721                 /*
6722                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6723                  * page_count() is not 0.
6724                  */
6725                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6726                         continue;
6727
6728                 if (!PageLRU(page))
6729                         found++;
6730                 /*
6731                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6732                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6733                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6734                  */
6735                 /*
6736                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6737                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6738                  *
6739                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6740                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6741                  * page at boot.
6742                  */
6743                 if (found > count)
6744                         return true;
6745         }
6746         return false;
6747 }
6748
6749 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6750 {
6751         struct zone *zone;
6752         unsigned long pfn;
6753
6754         /*
6755          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6756          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6757          * the zone but still within the section.
6758          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6759          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6760          */
6761         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6762                 return false;
6763
6764         zone = page_zone(page);
6765         pfn = page_to_pfn(page);
6766         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6767                 return false;
6768
6769         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6770 }
6771
6772 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
6773
6774 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6775 {
6776         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6777                              pageblock_nr_pages) - 1);
6778 }
6779
6780 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6781 {
6782         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6783                                 pageblock_nr_pages));
6784 }
6785
6786 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6787 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6788                                         unsigned long start, unsigned long end)
6789 {
6790         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6791         unsigned long nr_reclaimed;
6792         unsigned long pfn = start;
6793         unsigned int tries = 0;
6794         int ret = 0;
6795
6796         migrate_prep();
6797
6798         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6799                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6800                         ret = -EINTR;
6801                         break;
6802                 }
6803
6804                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6805                         cc->nr_migratepages = 0;
6806                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6807                         if (!pfn) {
6808                                 ret = -EINTR;
6809                                 break;
6810                         }
6811                         tries = 0;
6812                 } else if (++tries == 5) {
6813                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6814                         break;
6815                 }
6816
6817                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6818                                                         &cc->migratepages);
6819                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6820
6821                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6822                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6823         }
6824         if (ret < 0) {
6825                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6826                 return ret;
6827         }
6828         return 0;
6829 }
6830
6831 /**
6832  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6833  * @start:      start PFN to allocate
6834  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6835  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6836  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6837  *                      in range must have the same migratetype and it must
6838  *                      be either of the two.
6839  *
6840  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6841  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6842  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6843  * pages fall in.
6844  *
6845  * The PFN range must belong to a single zone.
6846  *
6847  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6848  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6849  * need to be freed with free_contig_range().
6850  */
6851 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6852                        unsigned migratetype)
6853 {
6854         unsigned long outer_start, outer_end;
6855         unsigned int order;
6856         int ret = 0;
6857
6858         struct compact_control cc = {
6859                 .nr_migratepages = 0,
6860                 .order = -1,
6861                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6862                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6863                 .ignore_skip_hint = true,
6864         };
6865         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6866
6867         /*
6868          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6869          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6870          * have different sizes, and due to the way page allocator
6871          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6872          * that page allocator won't try to merge buddies from
6873          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6874          * other migration type.
6875          *
6876          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6877          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6878          * we are interested in).  This will put all the pages in
6879          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6880          *
6881          * When this is done, we take the pages in range from page
6882          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6883          * page allocator will never consider using them.
6884          *
6885          * This lets us mark the pageblocks back as
6886          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6887          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6888          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6889          */
6890
6891         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6892                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6893                                        false);
6894         if (ret)
6895                 return ret;
6896
6897         /*
6898          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
6899          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
6900          */
6901         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6902         if (ret && ret != -EBUSY)
6903                 goto done;
6904
6905         /*
6906          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6907          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6908          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6909          * What we are going to do is to allocate all pages from
6910          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6911          *
6912          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6913          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6914          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6915          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6916          * once this is done free the pages we are not interested in.
6917          *
6918          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6919          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6920          */
6921
6922         lru_add_drain_all();
6923         drain_all_pages(cc.zone);
6924
6925         order = 0;
6926         outer_start = start;
6927         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6928                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6929                         outer_start = start;
6930                         break;
6931                 }
6932                 outer_start &= ~0UL << order;
6933         }
6934
6935         if (outer_start != start) {
6936                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
6937
6938                 /*
6939                  * outer_start page could be small order buddy page and
6940                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
6941                  * in this case to report failed page properly
6942                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
6943                  */
6944                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
6945                         outer_start = start;
6946         }
6947
6948         /* Make sure the range is really isolated. */
6949         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6950                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6951                         __func__, outer_start, end);
6952                 ret = -EBUSY;
6953                 goto done;
6954         }
6955
6956         /* Grab isolated pages from freelists. */
6957         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6958         if (!outer_end) {
6959                 ret = -EBUSY;
6960                 goto done;
6961         }
6962
6963         /* Free head and tail (if any) */
6964         if (start != outer_start)
6965                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6966         if (end != outer_end)
6967                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6968
6969 done:
6970         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6971                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6972         return ret;
6973 }
6974
6975 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6976 {
6977         unsigned int count = 0;
6978
6979         for (; nr_pages--; pfn++) {
6980                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6981
6982                 count += page_count(page) != 1;
6983                 __free_page(page);
6984         }
6985         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6986 }
6987 #endif
6988
6989 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6990 /*
6991  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6992  * page high values need to be recalulated.
6993  */
6994 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6995 {
6996         unsigned cpu;
6997         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6998         for_each_possible_cpu(cpu)
6999                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7000                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7001         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7002 }
7003 #endif
7004
7005 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7006 {
7007         unsigned long flags;
7008         int cpu;
7009         struct per_cpu_pageset *pset;
7010
7011         /* avoid races with drain_pages()  */
7012         local_irq_save(flags);
7013         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7014                 for_each_online_cpu(cpu) {
7015                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7016                         drain_zonestat(zone, pset);
7017                 }
7018                 free_percpu(zone->pageset);
7019                 zone->pageset = &boot_pageset;
7020         }
7021         local_irq_restore(flags);
7022 }
7023
7024 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7025 /*
7026  * All pages in the range must be isolated before calling this.
7027  */
7028 void
7029 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7030 {
7031         struct page *page;
7032         struct zone *zone;
7033         unsigned int order, i;
7034         unsigned long pfn;
7035         unsigned long flags;
7036         /* find the first valid pfn */
7037         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7038                 if (pfn_valid(pfn))
7039                         break;
7040         if (pfn == end_pfn)
7041                 return;
7042         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7043         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7044         pfn = start_pfn;
7045         while (pfn < end_pfn) {
7046                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7047                         pfn++;
7048                         continue;
7049                 }
7050                 page = pfn_to_page(pfn);
7051                 /*
7052                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7053                  * page_count() is not 0.
7054                  */
7055                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7056                         pfn++;
7057                         SetPageReserved(page);
7058                         continue;
7059                 }
7060
7061                 BUG_ON(page_count(page));
7062                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7063                 order = page_order(page);
7064 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7065                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7066                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7067 #endif
7068                 list_del(&page->lru);
7069                 rmv_page_order(page);
7070                 zone->free_area[order].nr_free--;
7071                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7072                         SetPageReserved((page+i));
7073                 pfn += (1 << order);
7074         }
7075         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7076 }
7077 #endif
7078
7079 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7080 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7081 {
7082         struct zone *zone = page_zone(page);
7083         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7084         unsigned long flags;
7085         unsigned int order;
7086
7087         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7088         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7089                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7090
7091                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7092                         break;
7093         }
7094         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7095
7096         return order < MAX_ORDER;
7097 }
7098 #endif