941b802e11ec1b1c0f7540a550982a215e59c8aa
[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 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
502 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
503
504 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
505 {
506         if (!buf)
507                 return -EINVAL;
508
509         if (strcmp(buf, "on") == 0)
510                 _debug_pagealloc_enabled = true;
511
512         if (strcmp(buf, "off") == 0)
513                 _debug_pagealloc_enabled = false;
514
515         return 0;
516 }
517 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
518
519 static bool need_debug_guardpage(void)
520 {
521         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
522         if (!debug_pagealloc_enabled())
523                 return false;
524
525         return true;
526 }
527
528 static void init_debug_guardpage(void)
529 {
530         if (!debug_pagealloc_enabled())
531                 return;
532
533         _debug_guardpage_enabled = true;
534 }
535
536 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
537         .need = need_debug_guardpage,
538         .init = init_debug_guardpage,
539 };
540
541 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
542 {
543         unsigned long res;
544
545         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
546                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
547                 return 0;
548         }
549         _debug_guardpage_minorder = res;
550         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
551         return 0;
552 }
553 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
554
555 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
556                                 unsigned int order, int migratetype)
557 {
558         struct page_ext *page_ext;
559
560         if (!debug_guardpage_enabled())
561                 return;
562
563         page_ext = lookup_page_ext(page);
564         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
565
566         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
567         set_page_private(page, order);
568         /* Guard pages are not available for any usage */
569         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
570 }
571
572 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
573                                 unsigned int order, int migratetype)
574 {
575         struct page_ext *page_ext;
576
577         if (!debug_guardpage_enabled())
578                 return;
579
580         page_ext = lookup_page_ext(page);
581         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
582
583         set_page_private(page, 0);
584         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
585                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
586 }
587 #else
588 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
589 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
590                                 unsigned int order, int migratetype) {}
591 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
592                                 unsigned int order, int migratetype) {}
593 #endif
594
595 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
596 {
597         set_page_private(page, order);
598         __SetPageBuddy(page);
599 }
600
601 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
602 {
603         __ClearPageBuddy(page);
604         set_page_private(page, 0);
605 }
606
607 /*
608  * This function checks whether a page is free && is the buddy
609  * we can do coalesce a page and its buddy if
610  * (a) the buddy is not in a hole &&
611  * (b) the buddy is in the buddy system &&
612  * (c) a page and its buddy have the same order &&
613  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
614  *
615  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
616  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
617  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
618  * serialized by zone->lock.
619  *
620  * For recording page's order, we use page_private(page).
621  */
622 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
623                                                         unsigned int order)
624 {
625         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
626                 return 0;
627
628         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
629                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
630                         return 0;
631
632                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
633
634                 return 1;
635         }
636
637         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
638                 /*
639                  * zone check is done late to avoid uselessly
640                  * calculating zone/node ids for pages that could
641                  * never merge.
642                  */
643                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
644                         return 0;
645
646                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
647
648                 return 1;
649         }
650         return 0;
651 }
652
653 /*
654  * Freeing function for a buddy system allocator.
655  *
656  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
657  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
658  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
659  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
660  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
661  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
662  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
663  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
664  * parts of the VM system.
665  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
666  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
667  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
668  * field.
669  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
670  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
671  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
672  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
673  * triggers coalescing into a block of larger size.
674  *
675  * -- nyc
676  */
677
678 static inline void __free_one_page(struct page *page,
679                 unsigned long pfn,
680                 struct zone *zone, unsigned int order,
681                 int migratetype)
682 {
683         unsigned long page_idx;
684         unsigned long combined_idx;
685         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
686         struct page *buddy;
687         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
688
689         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
690         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
691
692         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
693         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
694                 /*
695                  * We restrict max order of merging to prevent merge
696                  * between freepages on isolate pageblock and normal
697                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
698                  * could cause incorrect freepage accounting.
699                  */
700                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
701         } else {
702                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
703         }
704
705         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
706
707         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
708         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
709
710         while (order < max_order - 1) {
711                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
712                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
713                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
714                         break;
715                 /*
716                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
717                  * merge with it and move up one order.
718                  */
719                 if (page_is_guard(buddy)) {
720                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
721                 } else {
722                         list_del(&buddy->lru);
723                         zone->free_area[order].nr_free--;
724                         rmv_page_order(buddy);
725                 }
726                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
727                 page = page + (combined_idx - page_idx);
728                 page_idx = combined_idx;
729                 order++;
730         }
731         set_page_order(page, order);
732
733         /*
734          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
735          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
736          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
737          * that is happening, add the free page to the tail of the list
738          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
739          * as a higher order page
740          */
741         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
742                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
743                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
744                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
745                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
746                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
747                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
748                         list_add_tail(&page->lru,
749                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
750                         goto out;
751                 }
752         }
753
754         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
755 out:
756         zone->free_area[order].nr_free++;
757 }
758
759 static inline int free_pages_check(struct page *page)
760 {
761         const char *bad_reason = NULL;
762         unsigned long bad_flags = 0;
763
764         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
765                 bad_reason = "nonzero mapcount";
766         if (unlikely(page->mapping != NULL))
767                 bad_reason = "non-NULL mapping";
768         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
769                 bad_reason = "nonzero _count";
770         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
771                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
772                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
773         }
774 #ifdef CONFIG_MEMCG
775         if (unlikely(page->mem_cgroup))
776                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
777 #endif
778         if (unlikely(bad_reason)) {
779                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
780                 return 1;
781         }
782         page_cpupid_reset_last(page);
783         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
784                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
785         return 0;
786 }
787
788 /*
789  * Frees a number of pages from the PCP lists
790  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
791  * count is the number of pages to free.
792  *
793  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
794  * see if this freeing clears that state.
795  *
796  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
797  * pinned" detection logic.
798  */
799 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
800                                         struct per_cpu_pages *pcp)
801 {
802         int migratetype = 0;
803         int batch_free = 0;
804         int to_free = count;
805         unsigned long nr_scanned;
806
807         spin_lock(&zone->lock);
808         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
809         if (nr_scanned)
810                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
811
812         while (to_free) {
813                 struct page *page;
814                 struct list_head *list;
815
816                 /*
817                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
818                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
819                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
820                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
821                  * lists
822                  */
823                 do {
824                         batch_free++;
825                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
826                                 migratetype = 0;
827                         list = &pcp->lists[migratetype];
828                 } while (list_empty(list));
829
830                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
831                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
832                         batch_free = to_free;
833
834                 do {
835                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
836
837                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
838                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
839                         list_del(&page->lru);
840
841                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
842                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
843                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
844                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
845                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
846                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
847
848                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
849                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
850                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
851         }
852         spin_unlock(&zone->lock);
853 }
854
855 static void free_one_page(struct zone *zone,
856                                 struct page *page, unsigned long pfn,
857                                 unsigned int order,
858                                 int migratetype)
859 {
860         unsigned long nr_scanned;
861         spin_lock(&zone->lock);
862         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
863         if (nr_scanned)
864                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
865
866         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
867                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
868                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
869         }
870         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
871         spin_unlock(&zone->lock);
872 }
873
874 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
875 {
876         int ret = 1;
877
878         /*
879          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
880          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
881          */
882         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
883
884         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
885                 ret = 0;
886                 goto out;
887         }
888         switch (page - head_page) {
889         case 1:
890                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
891                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
892                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
893                         goto out;
894                 }
895                 break;
896         case 2:
897                 /*
898                  * the second tail page: ->mapping is
899                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
900                  */
901                 break;
902         default:
903                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
904                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
905                         goto out;
906                 }
907                 break;
908         }
909         if (unlikely(!PageTail(page))) {
910                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
911                 goto out;
912         }
913         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
914                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
915                 goto out;
916         }
917         ret = 0;
918 out:
919         page->mapping = NULL;
920         clear_compound_head(page);
921         return ret;
922 }
923
924 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
925                                 unsigned long zone, int nid)
926 {
927         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
928         init_page_count(page);
929         page_mapcount_reset(page);
930         page_cpupid_reset_last(page);
931
932         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
933 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
934         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
935         if (!is_highmem_idx(zone))
936                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
937 #endif
938 }
939
940 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
941                                         int nid)
942 {
943         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
944 }
945
946 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
947 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
948 {
949         pg_data_t *pgdat;
950         int nid, zid;
951
952         if (!early_page_uninitialised(pfn))
953                 return;
954
955         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
956         pgdat = NODE_DATA(nid);
957
958         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
959                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
960
961                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
962                         break;
963         }
964         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
965 }
966 #else
967 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
968 {
969 }
970 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
971
972 /*
973  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
974  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
975  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
976  * sent to the buddy page allocator.
977  */
978 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
979 {
980         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
981         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
982
983         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
984                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
985                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
986
987                         init_reserved_page(start_pfn);
988
989                         /* Avoid false-positive PageTail() */
990                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
991
992                         SetPageReserved(page);
993                 }
994         }
995 }
996
997 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
998 {
999         bool compound = PageCompound(page);
1000         int i, bad = 0;
1001
1002         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1003         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1004
1005         trace_mm_page_free(page, order);
1006         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1007         kasan_free_pages(page, order);
1008
1009         if (PageAnon(page))
1010                 page->mapping = NULL;
1011         bad += free_pages_check(page);
1012         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1013                 if (compound)
1014                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1015                 bad += free_pages_check(page + i);
1016         }
1017         if (bad)
1018                 return false;
1019
1020         reset_page_owner(page, order);
1021
1022         if (!PageHighMem(page)) {
1023                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1024                                            PAGE_SIZE << order);
1025                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1026                                            PAGE_SIZE << order);
1027         }
1028         arch_free_page(page, order);
1029         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1030         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1031
1032         return true;
1033 }
1034
1035 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1036 {
1037         unsigned long flags;
1038         int migratetype;
1039         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1040
1041         if (!free_pages_prepare(page, order))
1042                 return;
1043
1044         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1045         local_irq_save(flags);
1046         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1047         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1048         local_irq_restore(flags);
1049 }
1050
1051 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1052                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1053 {
1054         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1055         struct page *p = page;
1056         unsigned int loop;
1057
1058         prefetchw(p);
1059         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1060                 prefetchw(p + 1);
1061                 __ClearPageReserved(p);
1062                 set_page_count(p, 0);
1063         }
1064         __ClearPageReserved(p);
1065         set_page_count(p, 0);
1066
1067         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1068         set_page_refcounted(page);
1069         __free_pages(page, order);
1070 }
1071
1072 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1073         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1074
1075 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1076
1077 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1078 {
1079         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1080         int nid;
1081
1082         spin_lock(&early_pfn_lock);
1083         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1084         if (nid < 0)
1085                 nid = 0;
1086         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1087
1088         return nid;
1089 }
1090 #endif
1091
1092 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1093 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1094                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1095 {
1096         int nid;
1097
1098         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1099         if (nid >= 0 && nid != node)
1100                 return false;
1101         return true;
1102 }
1103
1104 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1105 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1106 {
1107         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1108 }
1109
1110 #else
1111
1112 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1113 {
1114         return true;
1115 }
1116 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1117                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1118 {
1119         return true;
1120 }
1121 #endif
1122
1123
1124 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1125                                                         unsigned int order)
1126 {
1127         if (early_page_uninitialised(pfn))
1128                 return;
1129         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1134  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1135  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1136  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1137  * pageblocks.
1138  *
1139  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1140  *
1141  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1142  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1143  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1144  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1145  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1146  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1147  * page in a pageblock.
1148  */
1149 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1150                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1151 {
1152         struct page *start_page;
1153         struct page *end_page;
1154
1155         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1156         end_pfn--;
1157
1158         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1159                 return NULL;
1160
1161         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1162
1163         if (page_zone(start_page) != zone)
1164                 return NULL;
1165
1166         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1167
1168         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1169         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1170                 return NULL;
1171
1172         return start_page;
1173 }
1174
1175 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1176 {
1177         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1178         unsigned long block_end_pfn;
1179
1180         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1181         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1182                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1183                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1184
1185                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1186
1187                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1188                                              block_end_pfn, zone))
1189                         return;
1190         }
1191
1192         /* We confirm that there is no hole */
1193         zone->contiguous = true;
1194 }
1195
1196 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1197 {
1198         zone->contiguous = false;
1199 }
1200
1201 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1202 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1203                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1204 {
1205         int i;
1206
1207         if (!page)
1208                 return;
1209
1210         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1211         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1212             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1213                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1214                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1215                 return;
1216         }
1217
1218         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1219                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1220 }
1221
1222 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1223 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1224 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1225
1226 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1227 {
1228         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1229                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1230 }
1231
1232 /* Initialise remaining memory on a node */
1233 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1234 {
1235         pg_data_t *pgdat = data;
1236         int nid = pgdat->node_id;
1237         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1238         unsigned long start = jiffies;
1239         unsigned long nr_pages = 0;
1240         unsigned long walk_start, walk_end;
1241         int i, zid;
1242         struct zone *zone;
1243         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1244         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1245
1246         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1247                 pgdat_init_report_one_done();
1248                 return 0;
1249         }
1250
1251         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1252         if (!cpumask_empty(cpumask))
1253                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1254
1255         /* Sanity check boundaries */
1256         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1257         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1258         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1259
1260         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1261         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1262                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1263                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1264                         break;
1265         }
1266
1267         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1268                 unsigned long pfn, end_pfn;
1269                 struct page *page = NULL;
1270                 struct page *free_base_page = NULL;
1271                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1272                 int nr_to_free = 0;
1273
1274                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1275                 pfn = first_init_pfn;
1276                 if (pfn < walk_start)
1277                         pfn = walk_start;
1278                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1279                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1280
1281                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1282                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1283                                 goto free_range;
1284
1285                         /*
1286                          * Ensure pfn_valid is checked every
1287                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1288                          */
1289                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1290                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1291                                         page = NULL;
1292                                         goto free_range;
1293                                 }
1294                         }
1295
1296                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1297                                 page = NULL;
1298                                 goto free_range;
1299                         }
1300
1301                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1302                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1303                                 page++;
1304                         } else {
1305                                 nr_pages += nr_to_free;
1306                                 deferred_free_range(free_base_page,
1307                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1308                                 free_base_page = NULL;
1309                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1310
1311                                 page = pfn_to_page(pfn);
1312                                 cond_resched();
1313                         }
1314
1315                         if (page->flags) {
1316                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1317                                 goto free_range;
1318                         }
1319
1320                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1321                         if (!free_base_page) {
1322                                 free_base_page = page;
1323                                 free_base_pfn = pfn;
1324                                 nr_to_free = 0;
1325                         }
1326                         nr_to_free++;
1327
1328                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1329                         continue;
1330 free_range:
1331                         /* Free the current block of pages to allocator */
1332                         nr_pages += nr_to_free;
1333                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1334                                                                 nr_to_free);
1335                         free_base_page = NULL;
1336                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1337                 }
1338
1339                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1340         }
1341
1342         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1343         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1344
1345         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1346                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1347
1348         pgdat_init_report_one_done();
1349         return 0;
1350 }
1351 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1352
1353 void __init page_alloc_init_late(void)
1354 {
1355         struct zone *zone;
1356
1357 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1358         int nid;
1359
1360         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1361         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1362         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1363                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1364         }
1365
1366         /* Block until all are initialised */
1367         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1368
1369         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1370         files_maxfiles_init();
1371 #endif
1372
1373         for_each_populated_zone(zone)
1374                 set_zone_contiguous(zone);
1375 }
1376
1377 #ifdef CONFIG_CMA
1378 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1379 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1380 {
1381         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1382         struct page *p = page;
1383
1384         do {
1385                 __ClearPageReserved(p);
1386                 set_page_count(p, 0);
1387         } while (++p, --i);
1388
1389         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1390
1391         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1392                 i = pageblock_nr_pages;
1393                 p = page;
1394                 do {
1395                         set_page_refcounted(p);
1396                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1397                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1398                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1399         } else {
1400                 set_page_refcounted(page);
1401                 __free_pages(page, pageblock_order);
1402         }
1403
1404         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1405 }
1406 #endif
1407
1408 /*
1409  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1410  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1411  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1412  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1413  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1414  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1415  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1416  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1417  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1418  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1419  *
1420  * -- nyc
1421  */
1422 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1423         int low, int high, struct free_area *area,
1424         int migratetype)
1425 {
1426         unsigned long size = 1 << high;
1427
1428         while (high > low) {
1429                 area--;
1430                 high--;
1431                 size >>= 1;
1432                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1433
1434                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1435                         debug_guardpage_enabled() &&
1436                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1437                         /*
1438                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1439                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1440                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1441                          * pages will stay not present in virtual address space
1442                          */
1443                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1444                         continue;
1445                 }
1446                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1447                 area->nr_free++;
1448                 set_page_order(&page[size], high);
1449         }
1450 }
1451
1452 /*
1453  * This page is about to be returned from the page allocator
1454  */
1455 static inline int check_new_page(struct page *page)
1456 {
1457         const char *bad_reason = NULL;
1458         unsigned long bad_flags = 0;
1459
1460         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1461                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1462         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1463                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1464         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1465                 bad_reason = "nonzero _count";
1466         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1467                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1468                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1469         }
1470         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1471                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1472                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1473         }
1474 #ifdef CONFIG_MEMCG
1475         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1476                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1477 #endif
1478         if (unlikely(bad_reason)) {
1479                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1480                 return 1;
1481         }
1482         return 0;
1483 }
1484
1485 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1486 {
1487         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1488                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1489 }
1490
1491 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1492                                                                 int alloc_flags)
1493 {
1494         int i;
1495         bool poisoned = true;
1496
1497         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1498                 struct page *p = page + i;
1499                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1500                         return 1;
1501                 if (poisoned)
1502                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1503         }
1504
1505         set_page_private(page, 0);
1506         set_page_refcounted(page);
1507
1508         arch_alloc_page(page, order);
1509         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1510         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1511         kasan_alloc_pages(page, order);
1512
1513         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1514                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1515                         clear_highpage(page + i);
1516
1517         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1518                 prep_compound_page(page, order);
1519
1520         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1521
1522         /*
1523          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1524          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1525          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1526          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1527          */
1528         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1529                 set_page_pfmemalloc(page);
1530         else
1531                 clear_page_pfmemalloc(page);
1532
1533         return 0;
1534 }
1535
1536 /*
1537  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1538  * the smallest available page from the freelists
1539  */
1540 static inline
1541 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1542                                                 int migratetype)
1543 {
1544         unsigned int current_order;
1545         struct free_area *area;
1546         struct page *page;
1547
1548         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1549         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1550                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1551                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1552                                                         struct page, lru);
1553                 if (!page)
1554                         continue;
1555                 list_del(&page->lru);
1556                 rmv_page_order(page);
1557                 area->nr_free--;
1558                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1559                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1560                 return page;
1561         }
1562
1563         return NULL;
1564 }
1565
1566
1567 /*
1568  * This array describes the order lists are fallen back to when
1569  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1570  */
1571 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1572         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1573         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1574         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1575 #ifdef CONFIG_CMA
1576         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1577 #endif
1578 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1579         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1580 #endif
1581 };
1582
1583 #ifdef CONFIG_CMA
1584 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1585                                         unsigned int order)
1586 {
1587         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1588 }
1589 #else
1590 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1591                                         unsigned int order) { return NULL; }
1592 #endif
1593
1594 /*
1595  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1596  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1597  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1598  */
1599 int move_freepages(struct zone *zone,
1600                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1601                           int migratetype)
1602 {
1603         struct page *page;
1604         unsigned int order;
1605         int pages_moved = 0;
1606
1607 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1608         /*
1609          * page_zone is not safe to call in this context when
1610          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1611          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1612          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1613          * grouping pages by mobility
1614          */
1615         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1616 #endif
1617
1618         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1619                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1620                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1621
1622                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1623                         page++;
1624                         continue;
1625                 }
1626
1627                 if (!PageBuddy(page)) {
1628                         page++;
1629                         continue;
1630                 }
1631
1632                 order = page_order(page);
1633                 list_move(&page->lru,
1634                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1635                 page += 1 << order;
1636                 pages_moved += 1 << order;
1637         }
1638
1639         return pages_moved;
1640 }
1641
1642 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1643                                 int migratetype)
1644 {
1645         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1646         struct page *start_page, *end_page;
1647
1648         start_pfn = page_to_pfn(page);
1649         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1650         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1651         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1652         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1653
1654         /* Do not cross zone boundaries */
1655         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1656                 start_page = page;
1657         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1658                 return 0;
1659
1660         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1661 }
1662
1663 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1664                                         int start_order, int migratetype)
1665 {
1666         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1667
1668         while (nr_pageblocks--) {
1669                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1670                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1671         }
1672 }
1673
1674 /*
1675  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1676  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1677  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1678  *
1679  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1680  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1681  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1682  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1683  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1684  * pageblocks.
1685  */
1686 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1687 {
1688         /*
1689          * Leaving this order check is intended, although there is
1690          * relaxed order check in next check. The reason is that
1691          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1692          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1693          * so could be changed anytime.
1694          */
1695         if (order >= pageblock_order)
1696                 return true;
1697
1698         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1699                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1700                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1701                 page_group_by_mobility_disabled)
1702                 return true;
1703
1704         return false;
1705 }
1706
1707 /*
1708  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1709  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1710  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1711  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1712  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1713  */
1714 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1715                                                           int start_type)
1716 {
1717         unsigned int current_order = page_order(page);
1718         int pages;
1719
1720         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1721         if (current_order >= pageblock_order) {
1722                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1723                 return;
1724         }
1725
1726         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1727
1728         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1729         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1730                         page_group_by_mobility_disabled)
1731                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1732 }
1733
1734 /*
1735  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1736  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1737  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1738  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1739  */
1740 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1741                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1742 {
1743         int i;
1744         int fallback_mt;
1745
1746         if (area->nr_free == 0)
1747                 return -1;
1748
1749         *can_steal = false;
1750         for (i = 0;; i++) {
1751                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1752                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1753                         break;
1754
1755                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1756                         continue;
1757
1758                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1759                         *can_steal = true;
1760
1761                 if (!only_stealable)
1762                         return fallback_mt;
1763
1764                 if (*can_steal)
1765                         return fallback_mt;
1766         }
1767
1768         return -1;
1769 }
1770
1771 /*
1772  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1773  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1774  */
1775 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1776                                 unsigned int alloc_order)
1777 {
1778         int mt;
1779         unsigned long max_managed, flags;
1780
1781         /*
1782          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1783          * Check is race-prone but harmless.
1784          */
1785         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1786         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1787                 return;
1788
1789         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1790
1791         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1792         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1793                 goto out_unlock;
1794
1795         /* Yoink! */
1796         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1797         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1798                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1799                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1800                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1801                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1802         }
1803
1804 out_unlock:
1805         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1810  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1811  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1812  * to recover from than an OOM.
1813  */
1814 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1815 {
1816         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1817         unsigned long flags;
1818         struct zoneref *z;
1819         struct zone *zone;
1820         struct page *page;
1821         int order;
1822
1823         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1824                                                                 ac->nodemask) {
1825                 /* Preserve at least one pageblock */
1826                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1827                         continue;
1828
1829                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1830                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1831                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1832
1833                         page = list_first_entry_or_null(
1834                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1835                                         struct page, lru);
1836                         if (!page)
1837                                 continue;
1838
1839                         /*
1840                          * It should never happen but changes to locking could
1841                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1842                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1843                          * and watch for underflows.
1844                          */
1845                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1846                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1847
1848                         /*
1849                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1850                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1851                          * is doing the work and needs the pages. More
1852                          * importantly, if the block was always converted to
1853                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1854                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1855                          * may increase.
1856                          */
1857                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1858                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1859                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1860                         return;
1861                 }
1862                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1863         }
1864 }
1865
1866 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1867 static inline struct page *
1868 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1869 {
1870         struct free_area *area;
1871         unsigned int current_order;
1872         struct page *page;
1873         int fallback_mt;
1874         bool can_steal;
1875
1876         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1877         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1878                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1879                                 --current_order) {
1880                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1881                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1882                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1883                 if (fallback_mt == -1)
1884                         continue;
1885
1886                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1887                                                 struct page, lru);
1888                 if (can_steal)
1889                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1890
1891                 /* Remove the page from the freelists */
1892                 area->nr_free--;
1893                 list_del(&page->lru);
1894                 rmv_page_order(page);
1895
1896                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1897                                         start_migratetype);
1898                 /*
1899                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1900                  * migratetype depending on the decisions in
1901                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1902                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1903                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1904                  */
1905                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1906
1907                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1908                         start_migratetype, fallback_mt);
1909
1910                 return page;
1911         }
1912
1913         return NULL;
1914 }
1915
1916 /*
1917  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1918  * Call me with the zone->lock already held.
1919  */
1920 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1921                                 int migratetype)
1922 {
1923         struct page *page;
1924
1925         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1926         if (unlikely(!page)) {
1927                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1928                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1929
1930                 if (!page)
1931                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1932         }
1933
1934         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1935         return page;
1936 }
1937
1938 /*
1939  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1940  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1941  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1942  */
1943 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1944                         unsigned long count, struct list_head *list,
1945                         int migratetype, bool cold)
1946 {
1947         int i;
1948
1949         spin_lock(&zone->lock);
1950         for (i = 0; i < count; ++i) {
1951                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1952                 if (unlikely(page == NULL))
1953                         break;
1954
1955                 /*
1956                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1957                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1958                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1959                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1960                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1961                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1962                  * properly.
1963                  */
1964                 if (likely(!cold))
1965                         list_add(&page->lru, list);
1966                 else
1967                         list_add_tail(&page->lru, list);
1968                 list = &page->lru;
1969                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1970                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1971                                               -(1 << order));
1972         }
1973         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1974         spin_unlock(&zone->lock);
1975         return i;
1976 }
1977
1978 #ifdef CONFIG_NUMA
1979 /*
1980  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1981  * currently executing processor on remote nodes after they have
1982  * expired.
1983  *
1984  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1985  * a single processor.
1986  */
1987 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1988 {
1989         unsigned long flags;
1990         int to_drain, batch;
1991
1992         local_irq_save(flags);
1993         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1994         to_drain = min(pcp->count, batch);
1995         if (to_drain > 0) {
1996                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1997                 pcp->count -= to_drain;
1998         }
1999         local_irq_restore(flags);
2000 }
2001 #endif
2002
2003 /*
2004  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2005  *
2006  * The processor must either be the current processor and the
2007  * thread pinned to the current processor or a processor that
2008  * is not online.
2009  */
2010 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2011 {
2012         unsigned long flags;
2013         struct per_cpu_pageset *pset;
2014         struct per_cpu_pages *pcp;
2015
2016         local_irq_save(flags);
2017         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2018
2019         pcp = &pset->pcp;
2020         if (pcp->count) {
2021                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2022                 pcp->count = 0;
2023         }
2024         local_irq_restore(flags);
2025 }
2026
2027 /*
2028  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2029  *
2030  * The processor must either be the current processor and the
2031  * thread pinned to the current processor or a processor that
2032  * is not online.
2033  */
2034 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2035 {
2036         struct zone *zone;
2037
2038         for_each_populated_zone(zone) {
2039                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2040         }
2041 }
2042
2043 /*
2044  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2045  *
2046  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2047  * the single zone's pages.
2048  */
2049 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2050 {
2051         int cpu = smp_processor_id();
2052
2053         if (zone)
2054                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2055         else
2056                 drain_pages(cpu);
2057 }
2058
2059 /*
2060  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2061  *
2062  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2063  *
2064  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2065  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2066  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2067  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2068  * before the call to on_each_cpu_mask().
2069  */
2070 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2071 {
2072         int cpu;
2073
2074         /*
2075          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2076          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2077          */
2078         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2079
2080         /*
2081          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2082          * as offline notification will cause the notified
2083          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2084          * disables preemption as part of its processing
2085          */
2086         for_each_online_cpu(cpu) {
2087                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2088                 struct zone *z;
2089                 bool has_pcps = false;
2090
2091                 if (zone) {
2092                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2093                         if (pcp->pcp.count)
2094                                 has_pcps = true;
2095                 } else {
2096                         for_each_populated_zone(z) {
2097                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2098                                 if (pcp->pcp.count) {
2099                                         has_pcps = true;
2100                                         break;
2101                                 }
2102                         }
2103                 }
2104
2105                 if (has_pcps)
2106                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2107                 else
2108                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2109         }
2110         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2111                                                                 zone, 1);
2112 }
2113
2114 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2115
2116 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2117 {
2118         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2119         unsigned long flags;
2120         unsigned int order, t;
2121         struct page *page;
2122
2123         if (zone_is_empty(zone))
2124                 return;
2125
2126         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2127
2128         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2129         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2130                 if (pfn_valid(pfn)) {
2131                         page = pfn_to_page(pfn);
2132                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2133                                 swsusp_unset_page_free(page);
2134                 }
2135
2136         for_each_migratetype_order(order, t) {
2137                 list_for_each_entry(page,
2138                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2139                         unsigned long i;
2140
2141                         pfn = page_to_pfn(page);
2142                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2143                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2144                 }
2145         }
2146         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2147 }
2148 #endif /* CONFIG_PM */
2149
2150 /*
2151  * Free a 0-order page
2152  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2153  */
2154 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2155 {
2156         struct zone *zone = page_zone(page);
2157         struct per_cpu_pages *pcp;
2158         unsigned long flags;
2159         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2160         int migratetype;
2161
2162         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2163                 return;
2164
2165         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2166         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2167         local_irq_save(flags);
2168         __count_vm_event(PGFREE);
2169
2170         /*
2171          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2172          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2173          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2174          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2175          * excessively into the page allocator
2176          */
2177         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2178                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2179                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2180                         goto out;
2181                 }
2182                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2183         }
2184
2185         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2186         if (!cold)
2187                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2188         else
2189                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2190         pcp->count++;
2191         if (pcp->count >= pcp->high) {
2192                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2193                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2194                 pcp->count -= batch;
2195         }
2196
2197 out:
2198         local_irq_restore(flags);
2199 }
2200
2201 /*
2202  * Free a list of 0-order pages
2203  */
2204 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2205 {
2206         struct page *page, *next;
2207
2208         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2209                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2210                 free_hot_cold_page(page, cold);
2211         }
2212 }
2213
2214 /*
2215  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2216  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2217  * Each sub-page must be freed individually.
2218  *
2219  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2220  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2221  */
2222 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2223 {
2224         int i;
2225         gfp_t gfp_mask;
2226
2227         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2228         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2229
2230 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2231         /*
2232          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2233          * otherwise free the whole shadow.
2234          */
2235         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2236                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2237 #endif
2238
2239         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2240         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2241         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2242                 set_page_refcounted(page + i);
2243                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2244         }
2245 }
2246 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2247
2248 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2249 {
2250         unsigned long watermark;
2251         struct zone *zone;
2252         int mt;
2253
2254         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2255
2256         zone = page_zone(page);
2257         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2258
2259         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2260                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2261                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2262                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2263                         return 0;
2264
2265                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2266         }
2267
2268         /* Remove page from free list */
2269         list_del(&page->lru);
2270         zone->free_area[order].nr_free--;
2271         rmv_page_order(page);
2272
2273         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2274
2275         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2276         if (order >= pageblock_order - 1) {
2277                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2278                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2279                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2280                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2281                                 set_pageblock_migratetype(page,
2282                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2283                 }
2284         }
2285
2286
2287         return 1UL << order;
2288 }
2289
2290 /*
2291  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2292  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2293  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2294  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2295  * are enabled.
2296  *
2297  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2298  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2299  */
2300 int split_free_page(struct page *page)
2301 {
2302         unsigned int order;
2303         int nr_pages;
2304
2305         order = page_order(page);
2306
2307         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2308         if (!nr_pages)
2309                 return 0;
2310
2311         /* Split into individual pages */
2312         set_page_refcounted(page);
2313         split_page(page, order);
2314         return nr_pages;
2315 }
2316
2317 /*
2318  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2319  */
2320 static inline
2321 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2322                         struct zone *zone, unsigned int order,
2323                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2324 {
2325         unsigned long flags;
2326         struct page *page;
2327         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2328
2329         if (likely(order == 0)) {
2330                 struct per_cpu_pages *pcp;
2331                 struct list_head *list;
2332
2333                 local_irq_save(flags);
2334                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2335                 list = &pcp->lists[migratetype];
2336                 if (list_empty(list)) {
2337                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2338                                         pcp->batch, list,
2339                                         migratetype, cold);
2340                         if (unlikely(list_empty(list)))
2341                                 goto failed;
2342                 }
2343
2344                 if (cold)
2345                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2346                 else
2347                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2348
2349                 list_del(&page->lru);
2350                 pcp->count--;
2351         } else {
2352                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2353                         /*
2354                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2355                          *
2356                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2357                          * properly detect and handle allocation failures.
2358                          *
2359                          * We most definitely don't want callers attempting to
2360                          * allocate greater than order-1 page units with
2361                          * __GFP_NOFAIL.
2362                          */
2363                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2364                 }
2365                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2366
2367                 page = NULL;
2368                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2369                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2370                         if (page)
2371                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2372                 }
2373                 if (!page)
2374                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2375                 spin_unlock(&zone->lock);
2376                 if (!page)
2377                         goto failed;
2378                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2379                                           get_pcppage_migratetype(page));
2380         }
2381
2382         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2383         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2384             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2385                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2386
2387         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2388         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2389         local_irq_restore(flags);
2390
2391         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2392         return page;
2393
2394 failed:
2395         local_irq_restore(flags);
2396         return NULL;
2397 }
2398
2399 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2400
2401 static struct {
2402         struct fault_attr attr;
2403
2404         bool ignore_gfp_highmem;
2405         bool ignore_gfp_reclaim;
2406         u32 min_order;
2407 } fail_page_alloc = {
2408         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2409         .ignore_gfp_reclaim = true,
2410         .ignore_gfp_highmem = true,
2411         .min_order = 1,
2412 };
2413
2414 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2415 {
2416         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2417 }
2418 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2419
2420 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2421 {
2422         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2423                 return false;
2424         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2425                 return false;
2426         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2427                 return false;
2428         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2429                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2430                 return false;
2431
2432         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2433 }
2434
2435 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2436
2437 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2438 {
2439         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2440         struct dentry *dir;
2441
2442         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2443                                         &fail_page_alloc.attr);
2444         if (IS_ERR(dir))
2445                 return PTR_ERR(dir);
2446
2447         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2448                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2449                 goto fail;
2450         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2451                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2452                 goto fail;
2453         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2454                                 &fail_page_alloc.min_order))
2455                 goto fail;
2456
2457         return 0;
2458 fail:
2459         debugfs_remove_recursive(dir);
2460
2461         return -ENOMEM;
2462 }
2463
2464 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2465
2466 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2467
2468 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2469
2470 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2471 {
2472         return false;
2473 }
2474
2475 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2476
2477 /*
2478  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2479  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2480  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2481  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2482  */
2483 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2484                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2485                         long free_pages)
2486 {
2487         long min = mark;
2488         int o;
2489         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2490
2491         /* free_pages may go negative - that's OK */
2492         free_pages -= (1 << order) - 1;
2493
2494         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2495                 min -= min / 2;
2496
2497         /*
2498          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2499          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2500          * atomic reserve but it avoids a search.
2501          */
2502         if (likely(!alloc_harder))
2503                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2504         else
2505                 min -= min / 4;
2506
2507 #ifdef CONFIG_CMA
2508         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2509         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2510                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2511 #endif
2512
2513         /*
2514          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2515          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2516          * even if a suitable page happened to be free.
2517          */
2518         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2519                 return false;
2520
2521         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2522         if (!order)
2523                 return true;
2524
2525         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2526         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2527                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2528                 int mt;
2529
2530                 if (!area->nr_free)
2531                         continue;
2532
2533                 if (alloc_harder)
2534                         return true;
2535
2536                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2537                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2538                                 return true;
2539                 }
2540
2541 #ifdef CONFIG_CMA
2542                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2543                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2544                         return true;
2545                 }
2546 #endif
2547         }
2548         return false;
2549 }
2550
2551 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2552                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2553 {
2554         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2555                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2556 }
2557
2558 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2559                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2560 {
2561         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2562
2563         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2564                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2565
2566         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2567                                                                 free_pages);
2568 }
2569
2570 #ifdef CONFIG_NUMA
2571 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2572 {
2573         return local_zone->node == zone->node;
2574 }
2575
2576 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2577 {
2578         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2579                                 RECLAIM_DISTANCE;
2580 }
2581 #else   /* CONFIG_NUMA */
2582 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2583 {
2584         return true;
2585 }
2586
2587 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2588 {
2589         return true;
2590 }
2591 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2592
2593 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2594 {
2595         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2596
2597         do {
2598                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2599                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2600                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2601                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2602         } while (zone++ != preferred_zone);
2603 }
2604
2605 /*
2606  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2607  * a page.
2608  */
2609 static struct page *
2610 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2611                                                 const struct alloc_context *ac)
2612 {
2613         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2614         struct zoneref *z;
2615         struct page *page = NULL;
2616         struct zone *zone;
2617         int nr_fair_skipped = 0;
2618         bool zonelist_rescan;
2619
2620 zonelist_scan:
2621         zonelist_rescan = false;
2622
2623         /*
2624          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2625          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2626          */
2627         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2628                                                                 ac->nodemask) {
2629                 unsigned long mark;
2630
2631                 if (cpusets_enabled() &&
2632                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2633                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2634                                 continue;
2635                 /*
2636                  * Distribute pages in proportion to the individual
2637                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2638                  * page was allocated in should have no effect on the
2639                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2640                  */
2641                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2642                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2643                                 break;
2644                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2645                                 nr_fair_skipped++;
2646                                 continue;
2647                         }
2648                 }
2649                 /*
2650                  * When allocating a page cache page for writing, we
2651                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2652                  * limit, such that no single zone holds more than its
2653                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2654                  * The dirty limits take into account the zone's
2655                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2656                  * should be able to balance it without having to
2657                  * write pages from its LRU list.
2658                  *
2659                  * This may look like it could increase pressure on
2660                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2661                  * before they are full.  But the pages that do spill
2662                  * over are limited as the lower zones are protected
2663                  * by this very same mechanism.  It should not become
2664                  * a practical burden to them.
2665                  *
2666                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2667                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2668                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2669                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2670                  * zones are together not big enough to reach the
2671                  * global limit.  The proper fix for these situations
2672                  * will require awareness of zones in the
2673                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2674                  */
2675                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2676                         continue;
2677
2678                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2679                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2680                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2681                         int ret;
2682
2683                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2684                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2685                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2686                                 goto try_this_zone;
2687
2688                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2689                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2690                                 continue;
2691
2692                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2693                         switch (ret) {
2694                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2695                                 /* did not scan */
2696                                 continue;
2697                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2698                                 /* scanned but unreclaimable */
2699                                 continue;
2700                         default:
2701                                 /* did we reclaim enough */
2702                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2703                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2704                                         goto try_this_zone;
2705
2706                                 continue;
2707                         }
2708                 }
2709
2710 try_this_zone:
2711                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2712                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2713                 if (page) {
2714                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2715                                 goto try_this_zone;
2716
2717                         /*
2718                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2719                          * if the pageblock should be reserved for the future
2720                          */
2721                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2722                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2723
2724                         return page;
2725                 }
2726         }
2727
2728         /*
2729          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2730          * local node.  However, the local node might have free pages left
2731          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2732          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2733          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2734          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2735          */
2736         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2737                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2738                 if (nr_fair_skipped) {
2739                         zonelist_rescan = true;
2740                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2741                 }
2742                 if (nr_online_nodes > 1)
2743                         zonelist_rescan = true;
2744         }
2745
2746         if (zonelist_rescan)
2747                 goto zonelist_scan;
2748
2749         return NULL;
2750 }
2751
2752 /*
2753  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2754  * meminfo in irq context.
2755  */
2756 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2757 {
2758         bool ret = false;
2759
2760 #if NODES_SHIFT > 8
2761         ret = in_interrupt();
2762 #endif
2763         return ret;
2764 }
2765
2766 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2767                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2768                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2769
2770 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2771 {
2772         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2773
2774         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2775             debug_guardpage_minorder() > 0)
2776                 return;
2777
2778         /*
2779          * This documents exceptions given to allocations in certain
2780          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2781          * of allowed nodes.
2782          */
2783         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2784                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2785                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2786                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2787         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2788                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2789
2790         if (fmt) {
2791                 struct va_format vaf;
2792                 va_list args;
2793
2794                 va_start(args, fmt);
2795
2796                 vaf.fmt = fmt;
2797                 vaf.va = &args;
2798
2799                 pr_warn("%pV", &vaf);
2800
2801                 va_end(args);
2802         }
2803
2804         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2805                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2806         dump_stack();
2807         if (!should_suppress_show_mem())
2808                 show_mem(filter);
2809 }
2810
2811 static inline struct page *
2812 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2813         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2814 {
2815         struct oom_control oc = {
2816                 .zonelist = ac->zonelist,
2817                 .nodemask = ac->nodemask,
2818                 .gfp_mask = gfp_mask,
2819                 .order = order,
2820         };
2821         struct page *page;
2822
2823         *did_some_progress = 0;
2824
2825         /*
2826          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2827          * making progress for us.
2828          */
2829         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2830                 *did_some_progress = 1;
2831                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2832                 return NULL;
2833         }
2834
2835         /*
2836          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2837          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2838          * we're still under heavy pressure.
2839          */
2840         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2841                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2842         if (page)
2843                 goto out;
2844
2845         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2846                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2847                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2848                         goto out;
2849                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2850                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2851                         goto out;
2852                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2853                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2854                         goto out;
2855                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2856                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2857                         /*
2858                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2859                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2860                          * keep looping as per tradition.
2861                          */
2862                         *did_some_progress = 1;
2863                         goto out;
2864                 }
2865                 if (pm_suspended_storage())
2866                         goto out;
2867                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2868                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2869                         goto out;
2870         }
2871         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2872         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2873                 *did_some_progress = 1;
2874
2875                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2876                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2877                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2878                         /*
2879                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2880                          * are depleted
2881                          */
2882                         if (!page)
2883                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2884                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2885                 }
2886         }
2887 out:
2888         mutex_unlock(&oom_lock);
2889         return page;
2890 }
2891
2892 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2893 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2894 static struct page *
2895 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2896                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2897                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2898                 bool *deferred_compaction)
2899 {
2900         unsigned long compact_result;
2901         struct page *page;
2902
2903         if (!order)
2904                 return NULL;
2905
2906         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2907         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2908                                                 mode, contended_compaction);
2909         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2910
2911         switch (compact_result) {
2912         case COMPACT_DEFERRED:
2913                 *deferred_compaction = true;
2914                 /* fall-through */
2915         case COMPACT_SKIPPED:
2916                 return NULL;
2917         default:
2918                 break;
2919         }
2920
2921         /*
2922          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2923          * count a compaction stall
2924          */
2925         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2926
2927         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2928                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2929
2930         if (page) {
2931                 struct zone *zone = page_zone(page);
2932
2933                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2934                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2935                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2936                 return page;
2937         }
2938
2939         /*
2940          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2941          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2942          */
2943         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2944
2945         cond_resched();
2946
2947         return NULL;
2948 }
2949 #else
2950 static inline struct page *
2951 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2952                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2953                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2954                 bool *deferred_compaction)
2955 {
2956         return NULL;
2957 }
2958 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2959
2960 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2961 static int
2962 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2963                                         const struct alloc_context *ac)
2964 {
2965         struct reclaim_state reclaim_state;
2966         int progress;
2967
2968         cond_resched();
2969
2970         /* We now go into synchronous reclaim */
2971         cpuset_memory_pressure_bump();
2972         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2973         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2974         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2975         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2976
2977         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2978                                                                 ac->nodemask);
2979
2980         current->reclaim_state = NULL;
2981         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2982         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2983
2984         cond_resched();
2985
2986         return progress;
2987 }
2988
2989 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2990 static inline struct page *
2991 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2992                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2993                 unsigned long *did_some_progress)
2994 {
2995         struct page *page = NULL;
2996         bool drained = false;
2997
2998         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2999         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3000                 return NULL;
3001
3002 retry:
3003         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3004                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3005
3006         /*
3007          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3008          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3009          * Shrink them them and try again
3010          */
3011         if (!page && !drained) {
3012                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3013                 drain_all_pages(NULL);
3014                 drained = true;
3015                 goto retry;
3016         }
3017
3018         return page;
3019 }
3020
3021 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3022 {
3023         struct zoneref *z;
3024         struct zone *zone;
3025
3026         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3027                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3028                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
3029 }
3030
3031 static inline int
3032 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3033 {
3034         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3035
3036         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3037         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3038
3039         /*
3040          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3041          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3042          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3043          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3044          */
3045         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3046
3047         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3048                 /*
3049                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3050                  * if it can't schedule.
3051                  */
3052                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3053                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3054                 /*
3055                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3056                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3057                  */
3058                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3059         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3060                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3061
3062         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3063                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3064                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3065                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3066                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3067                 else if (!in_interrupt() &&
3068                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3069                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3070                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3071         }
3072 #ifdef CONFIG_CMA
3073         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3074                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3075 #endif
3076         return alloc_flags;
3077 }
3078
3079 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3080 {
3081         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3082 }
3083
3084 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3085 {
3086         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3087 }
3088
3089 static inline struct page *
3090 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3091                                                 struct alloc_context *ac)
3092 {
3093         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3094         struct page *page = NULL;
3095         int alloc_flags;
3096         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3097         unsigned long did_some_progress;
3098         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3099         bool deferred_compaction = false;
3100         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3101
3102         /*
3103          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3104          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3105          * be using allocators in order of preference for an area that is
3106          * too large.
3107          */
3108         if (order >= MAX_ORDER) {
3109                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3110                 return NULL;
3111         }
3112
3113         /*
3114          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3115          * callers that are not in atomic context.
3116          */
3117         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3118                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3119                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3120
3121         /*
3122          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3123          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3124          * speculative node-specific allocation.
3125          */
3126         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3127                 goto nopage;
3128
3129 retry:
3130         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3131                 wake_all_kswapds(order, ac);
3132
3133         /*
3134          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3135          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3136          * to how we want to proceed.
3137          */
3138         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3139
3140         /*
3141          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3142          * cpusets.
3143          */
3144         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3145                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3146                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3147                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3148                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3149         }
3150
3151         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3152         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3153                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3154         if (page)
3155                 goto got_pg;
3156
3157         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3158         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3159                 /*
3160                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3161                  * the allocation is high priority and these type of
3162                  * allocations are system rather than user orientated
3163                  */
3164                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3165                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3166                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3167                 if (page)
3168                         goto got_pg;
3169         }
3170
3171         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3172         if (!can_direct_reclaim) {
3173                 /*
3174                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3175                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3176                  * to fail.
3177                  */
3178                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3179                 goto nopage;
3180         }
3181
3182         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3183         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3184                 /*
3185                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3186                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3187                  * for somebody to do a work for us.
3188                  */
3189                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3190                         cond_resched();
3191                         goto retry;
3192                 }
3193                 goto nopage;
3194         }
3195
3196         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3197         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3198                 goto nopage;
3199
3200         /*
3201          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3202          * attempts after direct reclaim are synchronous
3203          */
3204         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3205                                         migration_mode,
3206                                         &contended_compaction,
3207                                         &deferred_compaction);
3208         if (page)
3209                 goto got_pg;
3210
3211         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3212         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3213                 /*
3214                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3215                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3216                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3217                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3218                  * instead of entering direct reclaim.
3219                  */
3220                 if (deferred_compaction)
3221                         goto nopage;
3222
3223                 /*
3224                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3225                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3226                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3227                  * so we fallback to base pages instead.
3228                  */
3229                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3230                         goto nopage;
3231
3232                 /*
3233                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3234                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3235                  * khugepaged trying to collapse.
3236                  */
3237                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3238                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3239                         goto nopage;
3240         }
3241
3242         /*
3243          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3244          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3245          * khugepaged trying to collapse.
3246          */
3247         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3248                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3249
3250         /* Try direct reclaim and then allocating */
3251         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3252                                                         &did_some_progress);
3253         if (page)
3254                 goto got_pg;
3255
3256         /* Do not loop if specifically requested */
3257         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3258                 goto noretry;
3259
3260         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3261         pages_reclaimed += did_some_progress;
3262         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3263             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3264                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3265                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3266                 goto retry;
3267         }
3268
3269         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3270         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3271         if (page)
3272                 goto got_pg;
3273
3274         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3275         if (did_some_progress)
3276                 goto retry;
3277
3278 noretry:
3279         /*
3280          * High-order allocations do not necessarily loop after
3281          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3282          * being called after reclaim so call directly if necessary
3283          */
3284         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3285                                             ac, migration_mode,
3286                                             &contended_compaction,
3287                                             &deferred_compaction);
3288         if (page)
3289                 goto got_pg;
3290 nopage:
3291         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3292 got_pg:
3293         return page;
3294 }
3295
3296 /*
3297  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3298  */
3299 struct page *
3300 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3301                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3302 {
3303         struct zoneref *preferred_zoneref;
3304         struct page *page = NULL;
3305         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3306         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3307         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3308         struct alloc_context ac = {
3309                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3310                 .nodemask = nodemask,
3311                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3312         };
3313
3314         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3315
3316         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3317
3318         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3319
3320         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3321                 return NULL;
3322
3323         /*
3324          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3325          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3326          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3327          */
3328         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3329                 return NULL;
3330
3331         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3332                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3333
3334 retry_cpuset:
3335         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3336
3337         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3338         ac.zonelist = zonelist;
3339
3340         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3341         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3342
3343         /* The preferred zone is used for statistics later */
3344         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3345                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3346                                 &ac.preferred_zone);
3347         if (!ac.preferred_zone)
3348                 goto out;
3349         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3350
3351         /* First allocation attempt */
3352         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3353         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3354         if (unlikely(!page)) {
3355                 /*
3356                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3357                  * can deadlock because I/O on the device might not
3358                  * complete.
3359                  */
3360                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3361                 ac.spread_dirty_pages = false;
3362
3363                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3364         }
3365
3366         if (kmemcheck_enabled && page)
3367                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3368
3369         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3370
3371 out:
3372         /*
3373          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3374          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3375          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3376          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3377          */
3378         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3379                 goto retry_cpuset;
3380
3381         return page;
3382 }
3383 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3384
3385 /*
3386  * Common helper functions.
3387  */
3388 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3389 {
3390         struct page *page;
3391
3392         /*
3393          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3394          * a highmem page
3395          */
3396         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3397
3398         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3399         if (!page)
3400                 return 0;
3401         return (unsigned long) page_address(page);
3402 }
3403 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3404
3405 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3406 {
3407         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3408 }
3409 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3410
3411 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3412 {
3413         if (put_page_testzero(page)) {
3414                 if (order == 0)
3415                         free_hot_cold_page(page, false);
3416                 else
3417                         __free_pages_ok(page, order);
3418         }
3419 }
3420
3421 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3422
3423 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3424 {
3425         if (addr != 0) {
3426                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3427                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3428         }
3429 }
3430
3431 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3432
3433 /*
3434  * Page Fragment:
3435  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3436  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3437  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3438  *
3439  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3440  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3441  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3442  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3443  */
3444 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3445                                        gfp_t gfp_mask)
3446 {
3447         struct page *page = NULL;
3448         gfp_t gfp = gfp_mask;
3449
3450 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3451         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3452                     __GFP_NOMEMALLOC;
3453         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3454                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3455         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3456 #endif
3457         if (unlikely(!page))
3458                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3459
3460         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3461
3462         return page;
3463 }
3464
3465 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3466                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3467 {
3468         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3469         struct page *page;
3470         int offset;
3471
3472         if (unlikely(!nc->va)) {
3473 refill:
3474                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3475                 if (!page)
3476                         return NULL;
3477
3478 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3479                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3480                 size = nc->size;
3481 #endif
3482                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3483                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3484                  */
3485                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3486
3487                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3488                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3489                 nc->pagecnt_bias = size;
3490                 nc->offset = size;
3491         }
3492
3493         offset = nc->offset - fragsz;
3494         if (unlikely(offset < 0)) {
3495                 page = virt_to_page(nc->va);
3496
3497                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3498                         goto refill;
3499
3500 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3501                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3502                 size = nc->size;
3503 #endif
3504                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3505                 atomic_set(&page->_count, size);
3506
3507                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3508                 nc->pagecnt_bias = size;
3509                 offset = size - fragsz;
3510         }
3511
3512         nc->pagecnt_bias--;
3513         nc->offset = offset;
3514
3515         return nc->va + offset;
3516 }
3517 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3518
3519 /*
3520  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3521  */
3522 void __free_page_frag(void *addr)
3523 {
3524         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3525
3526         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3527                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3528 }
3529 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3530
3531 /*
3532  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3533  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3534  * equivalent to alloc_pages.
3535  *
3536  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3537  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3538  */
3539 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3540 {
3541         struct page *page;
3542
3543         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3544         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3545                 __free_pages(page, order);
3546                 page = NULL;
3547         }
3548         return page;
3549 }
3550
3551 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3552 {
3553         struct page *page;
3554
3555         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3556         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3557                 __free_pages(page, order);
3558                 page = NULL;
3559         }
3560         return page;
3561 }
3562
3563 /*
3564  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3565  * alloc_kmem_pages.
3566  */
3567 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3568 {
3569         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3570         __free_pages(page, order);
3571 }
3572
3573 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3574 {
3575         if (addr != 0) {
3576                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3577                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3578         }
3579 }
3580
3581 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3582                 size_t size)
3583 {
3584         if (addr) {
3585                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3586                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3587
3588                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3589                 while (used < alloc_end) {
3590                         free_page(used);
3591                         used += PAGE_SIZE;
3592                 }
3593         }
3594         return (void *)addr;
3595 }
3596
3597 /**
3598  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3599  * @size: the number of bytes to allocate
3600  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3601  *
3602  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3603  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3604  * allocate memory in power-of-two pages.
3605  *
3606  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3607  *
3608  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3609  */
3610 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3611 {
3612         unsigned int order = get_order(size);
3613         unsigned long addr;
3614
3615         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3616         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3617 }
3618 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3619
3620 /**
3621  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3622  *                         pages on a node.
3623  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3624  * @size: the number of bytes to allocate
3625  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3626  *
3627  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3628  * back.
3629  */
3630 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3631 {
3632         unsigned int order = get_order(size);
3633         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3634         if (!p)
3635                 return NULL;
3636         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3637 }
3638
3639 /**
3640  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3641  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3642  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3643  *
3644  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3645  */
3646 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3647 {
3648         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3649         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3650
3651         while (addr < end) {
3652                 free_page(addr);
3653                 addr += PAGE_SIZE;
3654         }
3655 }
3656 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3657
3658 /**
3659  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3660  * @offset: The zone index of the highest zone
3661  *
3662  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3663  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3664  * zone, the number of pages is calculated as:
3665  *     managed_pages - high_pages
3666  */
3667 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3668 {
3669         struct zoneref *z;
3670         struct zone *zone;
3671
3672         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3673         unsigned long sum = 0;
3674
3675         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3676
3677         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3678                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3679                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3680                 if (size > high)
3681                         sum += size - high;
3682         }
3683
3684         return sum;
3685 }
3686
3687 /**
3688  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3689  *
3690  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3691  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3692  */
3693 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3694 {
3695         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3696 }
3697 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3698
3699 /**
3700  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3701  *
3702  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3703  * high watermark within all zones.
3704  */
3705 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3706 {
3707         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3708 }
3709
3710 static inline void show_node(struct zone *zone)
3711 {
3712         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3713                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3714 }
3715
3716 long si_mem_available(void)
3717 {
3718         long available;
3719         unsigned long pagecache;
3720         unsigned long wmark_low = 0;
3721         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
3722         struct zone *zone;
3723         int lru;
3724
3725         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
3726                 pages[lru] = global_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
3727
3728         for_each_zone(zone)
3729                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
3730
3731         /*
3732          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
3733          * without causing swapping.
3734          */
3735         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
3736
3737         /*
3738          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
3739          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
3740          * low watermark worth of cache, needs to stay.
3741          */
3742         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
3743         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
3744         available += pagecache;
3745
3746         /*
3747          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
3748          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
3749          */
3750         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
3751                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
3752
3753         if (available < 0)
3754                 available = 0;
3755         return available;
3756 }
3757 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
3758
3759 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3760 {
3761         val->totalram = totalram_pages;
3762         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3763         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3764         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3765         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3766         val->freehigh = nr_free_highpages();
3767         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3768 }
3769
3770 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3771
3772 #ifdef CONFIG_NUMA
3773 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3774 {
3775         int zone_type;          /* needs to be signed */
3776         unsigned long managed_pages = 0;
3777         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3778
3779         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3780                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3781         val->totalram = managed_pages;
3782         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3783         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3784 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3785         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3786         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3787                         NR_FREE_PAGES);
3788 #else
3789         val->totalhigh = 0;
3790         val->freehigh = 0;
3791 #endif
3792         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3793 }
3794 #endif
3795
3796 /*
3797  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3798  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3799  */
3800 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3801 {
3802         bool ret = false;
3803         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3804
3805         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3806                 goto out;
3807
3808         do {
3809                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3810                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3811         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3812 out:
3813         return ret;
3814 }
3815
3816 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3817
3818 static void show_migration_types(unsigned char type)
3819 {
3820         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3821                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3822                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3823                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3824                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3825 #ifdef CONFIG_CMA
3826                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3827 #endif
3828 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3829                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3830 #endif
3831         };
3832         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3833         char *p = tmp;
3834         int i;
3835
3836         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3837                 if (type & (1 << i))
3838                         *p++ = types[i];
3839         }
3840
3841         *p = '\0';
3842         printk("(%s) ", tmp);
3843 }
3844
3845 /*
3846  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3847  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3848  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3849  *
3850  * Bits in @filter:
3851  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3852  *   cpuset.
3853  */
3854 void show_free_areas(unsigned int filter)
3855 {
3856         unsigned long free_pcp = 0;
3857         int cpu;
3858         struct zone *zone;
3859
3860         for_each_populated_zone(zone) {
3861                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3862                         continue;
3863
3864                 for_each_online_cpu(cpu)
3865                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3866         }
3867
3868         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3869                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3870                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3871                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3872                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3873                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3874                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3875                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3876                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3877                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3878                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3879                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3880                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3881                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3882                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3883                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3884                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3885                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3886                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3887                 global_page_state(NR_SHMEM),
3888                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3889                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3890                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3891                 free_pcp,
3892                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3893
3894         for_each_populated_zone(zone) {
3895                 int i;
3896
3897                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3898                         continue;
3899
3900                 free_pcp = 0;
3901                 for_each_online_cpu(cpu)
3902                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3903
3904                 show_node(zone);
3905                 printk("%s"
3906                         " free:%lukB"
3907                         " min:%lukB"
3908                         " low:%lukB"
3909                         " high:%lukB"
3910                         " active_anon:%lukB"
3911                         " inactive_anon:%lukB"
3912                         " active_file:%lukB"
3913                         " inactive_file:%lukB"
3914                         " unevictable:%lukB"
3915                         " isolated(anon):%lukB"
3916                         " isolated(file):%lukB"
3917                         " present:%lukB"
3918                         " managed:%lukB"
3919                         " mlocked:%lukB"
3920                         " dirty:%lukB"
3921                         " writeback:%lukB"
3922                         " mapped:%lukB"
3923                         " shmem:%lukB"
3924                         " slab_reclaimable:%lukB"
3925                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3926                         " kernel_stack:%lukB"
3927                         " pagetables:%lukB"
3928                         " unstable:%lukB"
3929                         " bounce:%lukB"
3930                         " free_pcp:%lukB"
3931                         " local_pcp:%ukB"
3932                         " free_cma:%lukB"
3933                         " writeback_tmp:%lukB"
3934                         " pages_scanned:%lu"
3935                         " all_unreclaimable? %s"
3936                         "\n",
3937                         zone->name,
3938                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3939                         K(min_wmark_pages(zone)),
3940                         K(low_wmark_pages(zone)),
3941                         K(high_wmark_pages(zone)),
3942                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3943                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3944                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3945                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3946                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3947                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3948                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3949                         K(zone->present_pages),
3950                         K(zone->managed_pages),
3951                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3952                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3953                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3954                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3955                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3956                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3957                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3958                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3959                                 THREAD_SIZE / 1024,
3960                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3961                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3962                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3963                         K(free_pcp),
3964                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3965                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3966                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3967                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3968                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3969                         );
3970                 printk("lowmem_reserve[]:");
3971                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3972                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3973                 printk("\n");
3974         }
3975
3976         for_each_populated_zone(zone) {
3977                 unsigned int order;
3978                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3979                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3980
3981                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3982                         continue;
3983                 show_node(zone);
3984                 printk("%s: ", zone->name);
3985
3986                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3987                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3988                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3989                         int type;
3990
3991                         nr[order] = area->nr_free;
3992                         total += nr[order] << order;
3993
3994                         types[order] = 0;
3995                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3996                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3997                                         types[order] |= 1 << type;
3998                         }
3999                 }
4000                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4001                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4002                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4003                         if (nr[order])
4004                                 show_migration_types(types[order]);
4005                 }
4006                 printk("= %lukB\n", K(total));
4007         }
4008
4009         hugetlb_show_meminfo();
4010
4011         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
4012
4013         show_swap_cache_info();
4014 }
4015
4016 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4017 {
4018         zoneref->zone = zone;
4019         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4020 }
4021
4022 /*
4023  * Builds allocation fallback zone lists.
4024  *
4025  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4026  */
4027 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4028                                 int nr_zones)
4029 {
4030         struct zone *zone;
4031         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4032
4033         do {
4034                 zone_type--;
4035                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4036                 if (populated_zone(zone)) {
4037                         zoneref_set_zone(zone,
4038                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4039                         check_highest_zone(zone_type);
4040                 }
4041         } while (zone_type);
4042
4043         return nr_zones;
4044 }
4045
4046
4047 /*
4048  *  zonelist_order:
4049  *  0 = automatic detection of better ordering.
4050  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4051  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4052  *
4053  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4054  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4055  */
4056 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4057 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4058 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4059
4060 /* zonelist order in the kernel.
4061  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4062  */
4063 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4064 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4065
4066
4067 #ifdef CONFIG_NUMA
4068 /* The value user specified ....changed by config */
4069 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4070 /* string for sysctl */
4071 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4072 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4073
4074 /*
4075  * interface for configure zonelist ordering.
4076  * command line option "numa_zonelist_order"
4077  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4078  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4079  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4080  */
4081
4082 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4083 {
4084         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4085                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4086         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4087                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4088         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4089                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4090         } else {
4091                 printk(KERN_WARNING
4092                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
4093                         "%s\n", s);
4094                 return -EINVAL;
4095         }
4096         return 0;
4097 }
4098
4099 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4100 {
4101         int ret;
4102
4103         if (!s)
4104                 return 0;
4105
4106         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4107         if (ret == 0)
4108                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4109
4110         return ret;
4111 }
4112 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4113
4114 /*
4115  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4116  */
4117 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4118                 void __user *buffer, size_t *length,
4119                 loff_t *ppos)
4120 {
4121         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4122         int ret;
4123         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4124
4125         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4126         if (write) {
4127                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4128                         ret = -EINVAL;
4129                         goto out;
4130                 }
4131                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4132         }
4133         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4134         if (ret)
4135                 goto out;
4136         if (write) {
4137                 int oldval = user_zonelist_order;
4138
4139                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4140                 if (ret) {
4141                         /*
4142                          * bogus value.  restore saved string
4143                          */
4144                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4145                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4146                         user_zonelist_order = oldval;
4147                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4148                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4149                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4150                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4151                 }
4152         }
4153 out:
4154         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4155         return ret;
4156 }
4157
4158
4159 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4160 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4161
4162 /**
4163  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4164  * @node: node whose fallback list we're appending
4165  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4166  *
4167  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4168  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4169  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4170  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4171  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4172  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4173  * on them otherwise.
4174  * It returns -1 if no node is found.
4175  */
4176 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4177 {
4178         int n, val;
4179         int min_val = INT_MAX;
4180         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4181         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4182
4183         /* Use the local node if we haven't already */
4184         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4185                 node_set(node, *used_node_mask);
4186                 return node;
4187         }
4188
4189         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4190
4191                 /* Don't want a node to appear more than once */
4192                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4193                         continue;
4194
4195                 /* Use the distance array to find the distance */
4196                 val = node_distance(node, n);
4197
4198                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4199                 val += (n < node);
4200
4201                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4202                 tmp = cpumask_of_node(n);
4203                 if (!cpumask_empty(tmp))
4204                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4205
4206                 /* Slight preference for less loaded node */
4207                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4208                 val += node_load[n];
4209
4210                 if (val < min_val) {
4211                         min_val = val;
4212                         best_node = n;
4213                 }
4214         }
4215
4216         if (best_node >= 0)
4217                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4218
4219         return best_node;
4220 }
4221
4222
4223 /*
4224  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4225  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4226  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4227  */
4228 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4229 {
4230         int j;
4231         struct zonelist *zonelist;
4232
4233         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4234         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4235                 ;
4236         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4237         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4238         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4239 }
4240
4241 /*
4242  * Build gfp_thisnode zonelists
4243  */
4244 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4245 {
4246         int j;
4247         struct zonelist *zonelist;
4248
4249         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4250         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4251         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4252         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4253 }
4254
4255 /*
4256  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4257  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4258  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4259  * may still exist in local DMA zone.
4260  */
4261 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4262
4263 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4264 {
4265         int pos, j, node;
4266         int zone_type;          /* needs to be signed */
4267         struct zone *z;
4268         struct zonelist *zonelist;
4269
4270         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4271         pos = 0;
4272         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4273                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4274                         node = node_order[j];
4275                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4276                         if (populated_zone(z)) {
4277                                 zoneref_set_zone(z,
4278                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4279                                 check_highest_zone(zone_type);
4280                         }
4281                 }
4282         }
4283         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4284         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4285 }
4286
4287 #if defined(CONFIG_64BIT)
4288 /*
4289  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4290  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4291  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4292  */
4293 static int default_zonelist_order(void)
4294 {
4295         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4296 }
4297 #else
4298 /*
4299  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4300  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4301  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4302  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4303  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4304  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4305  */
4306 static int default_zonelist_order(void)
4307 {
4308         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4309 }
4310 #endif /* CONFIG_64BIT */
4311
4312 static void set_zonelist_order(void)
4313 {
4314         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4315                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4316         else
4317                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4318 }
4319
4320 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4321 {
4322         int i, node, load;
4323         nodemask_t used_mask;
4324         int local_node, prev_node;
4325         struct zonelist *zonelist;
4326         unsigned int order = current_zonelist_order;
4327
4328         /* initialize zonelists */
4329         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4330                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4331                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4332                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4333         }
4334
4335         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4336         local_node = pgdat->node_id;
4337         load = nr_online_nodes;
4338         prev_node = local_node;
4339         nodes_clear(used_mask);
4340
4341         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4342         i = 0;
4343
4344         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4345                 /*
4346                  * We don't want to pressure a particular node.
4347                  * So adding penalty to the first node in same
4348                  * distance group to make it round-robin.
4349                  */
4350                 if (node_distance(local_node, node) !=
4351                     node_distance(local_node, prev_node))
4352                         node_load[node] = load;
4353
4354                 prev_node = node;
4355                 load--;
4356                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4357                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4358                 else
4359                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4360         }
4361
4362         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4363                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4364                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4365         }
4366
4367         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4368 }
4369
4370 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4371 /*
4372  * Return node id of node used for "local" allocations.
4373  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4374  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4375  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4376  */
4377 int local_memory_node(int node)
4378 {
4379         struct zone *zone;
4380
4381         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4382                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4383                                    NULL,
4384                                    &zone);
4385         return zone->node;
4386 }
4387 #endif
4388
4389 #else   /* CONFIG_NUMA */
4390
4391 static void set_zonelist_order(void)
4392 {
4393         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4394 }
4395
4396 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4397 {
4398         int node, local_node;
4399         enum zone_type j;
4400         struct zonelist *zonelist;
4401
4402         local_node = pgdat->node_id;
4403
4404         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4405         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4406
4407         /*
4408          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4409          * of all the other nodes.
4410          * We don't want to pressure a particular node, so when
4411          * building the zones for node N, we make sure that the
4412          * zones coming right after the local ones are those from
4413          * node N+1 (modulo N)
4414          */
4415         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4416                 if (!node_online(node))
4417                         continue;
4418                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4419         }
4420         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4421                 if (!node_online(node))
4422                         continue;
4423                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4424         }
4425
4426         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4427         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4428 }
4429
4430 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4431
4432 /*
4433  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4434  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4435  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4436  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4437  * with interrupts disabled.
4438  *
4439  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4440  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4441  * hotplugged processors.
4442  *
4443  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4444  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4445  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4446  */
4447 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4448 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4449 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4450
4451 /*
4452  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4453  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4454  */
4455 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4456
4457 /* return values int ....just for stop_machine() */
4458 static int __build_all_zonelists(void *data)
4459 {
4460         int nid;
4461         int cpu;
4462         pg_data_t *self = data;
4463
4464 #ifdef CONFIG_NUMA
4465         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4466 #endif
4467
4468         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4469                 build_zonelists(self);
4470         }
4471
4472         for_each_online_node(nid) {
4473                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4474
4475                 build_zonelists(pgdat);
4476         }
4477
4478         /*
4479          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4480          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4481          * each zone will be allocated later when the per cpu
4482          * allocator is available.
4483          *
4484          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4485          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4486          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4487          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4488          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4489          * (a chicken-egg dilemma).
4490          */
4491         for_each_possible_cpu(cpu) {
4492                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4493
4494 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4495                 /*
4496                  * We now know the "local memory node" for each node--
4497                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4498                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4499                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4500                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4501                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4502                  */
4503                 if (cpu_online(cpu))
4504                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4505 #endif
4506         }
4507
4508         return 0;
4509 }
4510
4511 static noinline void __init
4512 build_all_zonelists_init(void)
4513 {
4514         __build_all_zonelists(NULL);
4515         mminit_verify_zonelist();
4516         cpuset_init_current_mems_allowed();
4517 }
4518
4519 /*
4520  * Called with zonelists_mutex held always
4521  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4522  *
4523  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4524  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4525  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4526  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4527  */
4528 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4529 {
4530         set_zonelist_order();
4531
4532         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4533                 build_all_zonelists_init();
4534         } else {
4535 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4536                 if (zone)
4537                         setup_zone_pageset(zone);
4538 #endif
4539                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4540                    of zonelist */
4541                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4542                 /* cpuset refresh routine should be here */
4543         }
4544         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4545         /*
4546          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4547          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4548          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4549          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4550          * disabled and enable it later
4551          */
4552         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4553                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4554         else
4555                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4556
4557         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4558                 "Total pages: %ld\n",
4559                         nr_online_nodes,
4560                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4561                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4562                         vm_total_pages);
4563 #ifdef CONFIG_NUMA
4564         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4565 #endif
4566 }
4567
4568 /*
4569  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4570  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4571  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4572  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4573  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4574  * conservative, even though it seems large.
4575  *
4576  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4577  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4578  */
4579 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4580
4581 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4582 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4583 {
4584         unsigned long size = 1;
4585
4586         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4587
4588         while (size < pages)
4589                 size <<= 1;
4590
4591         /*
4592          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4593          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4594          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4595          */
4596         size = min(size, 4096UL);
4597
4598         return max(size, 4UL);
4599 }
4600 #else
4601 /*
4602  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4603  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4604  *
4605  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4606  *
4607  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4608  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4609  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4610  *
4611  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4612  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4613  *
4614  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4615  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4616  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4617  */
4618 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4619 {
4620         return 4096UL;
4621 }
4622 #endif
4623
4624 /*
4625  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4626  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4627  * hash function before the remainder is taken.
4628  */
4629 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4630 {
4631         return ffz(~size);
4632 }
4633
4634 /*
4635  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4636  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4637  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4638  */
4639 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4640                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4641 {
4642         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4643         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4644         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4645         unsigned long pfn;
4646         unsigned long nr_initialised = 0;
4647 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4648         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4649 #endif
4650
4651         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4652                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4653
4654         /*
4655          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4656          * memory
4657          */
4658         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4659                 start_pfn += altmap->reserve;
4660
4661         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4662                 /*
4663                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4664                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4665                  */
4666                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4667                         goto not_early;
4668
4669                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4670                         continue;
4671                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4672                         continue;
4673                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4674                         break;
4675
4676 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4677                 /*
4678                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4679                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4680                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4681                  */
4682                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4683                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4684                                 continue;
4685
4686                 /*
4687                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4688                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4689                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4690                  */
4691                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4692                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4693                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4694                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4695                                                 break;
4696                                 r = tmp;
4697                         }
4698                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4699                             memblock_is_mirror(r)) {
4700                                 /* already initialized as NORMAL */
4701                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4702                                 continue;
4703                         }
4704                 }
4705 #endif
4706
4707 not_early:
4708                 /*
4709                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4710                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4711                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4712                  * the address space during boot when many long-lived
4713                  * kernel allocations are made.
4714                  *
4715                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4716                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4717                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4718                  * pfn out of zone.
4719                  */
4720                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4721                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4722
4723                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4724                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4725                 } else {
4726                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4727                 }
4728         }
4729 }
4730
4731 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4732 {
4733         unsigned int order, t;
4734         for_each_migratetype_order(order, t) {
4735                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4736                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4737         }
4738 }
4739
4740 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4741 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4742         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4743 #endif
4744
4745 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4746 {
4747 #ifdef CONFIG_MMU
4748         int batch;
4749
4750         /*
4751          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4752          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4753          *
4754          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4755          */
4756         batch = zone->managed_pages / 1024;
4757         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4758                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4759         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4760         if (batch < 1)
4761                 batch = 1;
4762
4763         /*
4764          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4765          * of 2 value was found to be more likely to have
4766          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4767          *
4768          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4769          * batches of pages, one task can end up with a lot
4770          * of pages of one half of the possible page colors
4771          * and the other with pages of the other colors.
4772          */
4773         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4774
4775         return batch;
4776
4777 #else
4778         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4779          * conditions.
4780          *
4781          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4782          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4783          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4784          *
4785          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4786          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4787          * can be a significant delay between the individual batches being
4788          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4789          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4790          */
4791         return 0;
4792 #endif
4793 }
4794
4795 /*
4796  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4797  * ->batch must never be higher then ->high.
4798  * The following function updates them in a safe manner without read side
4799  * locking.
4800  *
4801  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4802  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4803  *
4804  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4805  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4806  * exist).
4807  */
4808 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4809                 unsigned long batch)
4810 {
4811        /* start with a fail safe value for batch */
4812         pcp->batch = 1;
4813         smp_wmb();
4814
4815        /* Update high, then batch, in order */
4816         pcp->high = high;
4817         smp_wmb();
4818
4819         pcp->batch = batch;
4820 }
4821
4822 /* a companion to pageset_set_high() */
4823 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4824 {
4825         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4826 }
4827
4828 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4829 {
4830         struct per_cpu_pages *pcp;
4831         int migratetype;
4832
4833         memset(p, 0, sizeof(*p));
4834
4835         pcp = &p->pcp;
4836         pcp->count = 0;
4837         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4838                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4839 }
4840
4841 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4842 {
4843         pageset_init(p);
4844         pageset_set_batch(p, batch);
4845 }
4846
4847 /*
4848  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4849  * to the value high for the pageset p.
4850  */
4851 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4852                                 unsigned long high)
4853 {
4854         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4855         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4856                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4857
4858         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4859 }
4860
4861 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4862                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4863 {
4864         if (percpu_pagelist_fraction)
4865                 pageset_set_high(pcp,
4866                         (zone->managed_pages /
4867                                 percpu_pagelist_fraction));
4868         else
4869                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4870 }
4871
4872 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4873 {
4874         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4875
4876         pageset_init(pcp);
4877         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4878 }
4879
4880 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4881 {
4882         int cpu;
4883         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4884         for_each_possible_cpu(cpu)
4885                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4886 }
4887
4888 /*
4889  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4890  * Before this call only boot pagesets were available.
4891  */
4892 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4893 {
4894         struct zone *zone;
4895
4896         for_each_populated_zone(zone)
4897                 setup_zone_pageset(zone);
4898 }
4899
4900 static noinline __init_refok
4901 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4902 {
4903         int i;
4904         size_t alloc_size;
4905
4906         /*
4907          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4908          * per zone.
4909          */
4910         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4911                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4912         zone->wait_table_bits =
4913                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4914         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4915                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4916
4917         if (!slab_is_available()) {
4918                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4919                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4920                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4921         } else {
4922                 /*
4923                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4924                  * via memory hot-add.
4925                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4926                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4927                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4928                  * node itself as well.
4929                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4930                  * necessary.
4931                  */
4932                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4933         }
4934         if (!zone->wait_table)
4935                 return -ENOMEM;
4936
4937         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4938                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4939
4940         return 0;
4941 }
4942
4943 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4944 {
4945         /*
4946          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4947          * relies on the ability of the linker to provide the
4948          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4949          */
4950         zone->pageset = &boot_pageset;
4951
4952         if (populated_zone(zone))
4953                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4954                         zone->name, zone->present_pages,
4955                                          zone_batchsize(zone));
4956 }
4957
4958 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4959                                         unsigned long zone_start_pfn,
4960                                         unsigned long size)
4961 {
4962         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4963         int ret;
4964         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4965         if (ret)
4966                 return ret;
4967         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4968
4969         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4970
4971         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4972                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4973                         pgdat->node_id,
4974                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4975                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4976
4977         zone_init_free_lists(zone);
4978
4979         return 0;
4980 }
4981
4982 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4983 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4984
4985 /*
4986  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4987  */
4988 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4989                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4990 {
4991         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4992         int nid;
4993
4994         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4995                 return state->last_nid;
4996
4997         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4998         if (nid != -1) {
4999                 state->last_start = start_pfn;
5000                 state->last_end = end_pfn;
5001                 state->last_nid = nid;
5002         }
5003
5004         return nid;
5005 }
5006 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5007
5008 /**
5009  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5010  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5011  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5012  *
5013  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5014  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5015  * memblock_free_early_nid() manually.
5016  */
5017 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5018 {
5019         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5020         int i, this_nid;
5021
5022         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5023                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5024                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5025
5026                 if (start_pfn < end_pfn)
5027                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5028                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5029                                         this_nid);
5030         }
5031 }
5032
5033 /**
5034  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5035  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5036  *
5037  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5038  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5039  */
5040 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5041 {
5042         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5043         int i, this_nid;
5044
5045         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5046                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5047 }
5048
5049 /**
5050  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5051  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5052  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5053  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5054  *
5055  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5056  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5057  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5058  * PFNs will be 0.
5059  */
5060 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5061                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5062 {
5063         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5064         int i;
5065
5066         *start_pfn = -1UL;
5067         *end_pfn = 0;
5068
5069         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5070                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5071                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5072         }
5073
5074         if (*start_pfn == -1UL)
5075                 *start_pfn = 0;
5076 }
5077
5078 /*
5079  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5080  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5081  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5082  */
5083 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5084 {
5085         int zone_index;
5086         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5087                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5088                         continue;
5089
5090                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5091                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5092                         break;
5093         }
5094
5095         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5096         movable_zone = zone_index;
5097 }
5098
5099 /*
5100  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5101  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5102  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5103  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5104  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5105  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5106  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5107  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5108  */
5109 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5110                                         unsigned long zone_type,
5111                                         unsigned long node_start_pfn,
5112                                         unsigned long node_end_pfn,
5113                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5114                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5115 {
5116         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5117         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5118                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5119                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5120                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5121                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5122                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5123
5124                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5125                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5126                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5127         }
5128 }
5129
5130 /*
5131  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5132  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5133  */
5134 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5135                                         unsigned long zone_type,
5136                                         unsigned long node_start_pfn,
5137                                         unsigned long node_end_pfn,
5138                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5139                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5140                                         unsigned long *ignored)
5141 {
5142         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5143         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5144                 return 0;
5145
5146         /* Get the start and end of the zone */
5147         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5148         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5149         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5150                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5151                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5152
5153         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5154         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5155                 return 0;
5156
5157         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5158         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5159         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5160
5161         /* Return the spanned pages */
5162         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5163 }
5164
5165 /*
5166  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5167  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5168  */
5169 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5170                                 unsigned long range_start_pfn,
5171                                 unsigned long range_end_pfn)
5172 {
5173         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5174         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5175         int i;
5176
5177         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5178                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5179                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5180                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5181         }
5182         return nr_absent;
5183 }
5184
5185 /**
5186  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5187  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5188  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5189  *
5190  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5191  */
5192 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5193                                                         unsigned long end_pfn)
5194 {
5195         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5196 }
5197
5198 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5199 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5200                                         unsigned long zone_type,
5201                                         unsigned long node_start_pfn,
5202                                         unsigned long node_end_pfn,
5203                                         unsigned long *ignored)
5204 {
5205         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5206         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5207         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5208         unsigned long nr_absent;
5209
5210         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5211         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5212                 return 0;
5213
5214         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5215         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5216
5217         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5218                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5219                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5220         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5221
5222         /*
5223          * ZONE_MOVABLE handling.
5224          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5225          * and vice versa.
5226          */
5227         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5228                 if (mirrored_kernelcore) {
5229                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5230                         struct memblock_region *r;
5231
5232                         for_each_memblock(memory, r) {
5233                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5234                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5235                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5236                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5237
5238                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5239                                     memblock_is_mirror(r))
5240                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5241
5242                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5243                                     !memblock_is_mirror(r))
5244                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5245                         }
5246                 } else {
5247                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5248                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5249                 }
5250         }
5251
5252         return nr_absent;
5253 }
5254
5255 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5256 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5257                                         unsigned long zone_type,
5258                                         unsigned long node_start_pfn,
5259                                         unsigned long node_end_pfn,
5260                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5261                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5262                                         unsigned long *zones_size)
5263 {
5264         unsigned int zone;
5265
5266         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5267         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5268                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5269
5270         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5271
5272         return zones_size[zone_type];
5273 }
5274
5275 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5276                                                 unsigned long zone_type,
5277                                                 unsigned long node_start_pfn,
5278                                                 unsigned long node_end_pfn,
5279                                                 unsigned long *zholes_size)
5280 {
5281         if (!zholes_size)
5282                 return 0;
5283
5284         return zholes_size[zone_type];
5285 }
5286
5287 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5288
5289 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5290                                                 unsigned long node_start_pfn,
5291                                                 unsigned long node_end_pfn,
5292                                                 unsigned long *zones_size,
5293                                                 unsigned long *zholes_size)
5294 {
5295         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5296         enum zone_type i;
5297
5298         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5299                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5300                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5301                 unsigned long size, real_size;
5302
5303                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5304                                                   node_start_pfn,
5305                                                   node_end_pfn,
5306                                                   &zone_start_pfn,
5307                                                   &zone_end_pfn,
5308                                                   zones_size);
5309                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5310                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5311                                                   zholes_size);
5312                 if (size)
5313                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5314                 else
5315                         zone->zone_start_pfn = 0;
5316                 zone->spanned_pages = size;
5317                 zone->present_pages = real_size;
5318
5319                 totalpages += size;
5320                 realtotalpages += real_size;
5321         }
5322
5323         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5324         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5325         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5326                                                         realtotalpages);
5327 }
5328
5329 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5330 /*
5331  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5332  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5333  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5334  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5335  * bytes.
5336  */
5337 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5338 {
5339         unsigned long usemapsize;
5340
5341         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5342         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5343         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5344         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5345         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5346
5347         return usemapsize / 8;
5348 }
5349
5350 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5351                                 struct zone *zone,
5352                                 unsigned long zone_start_pfn,
5353                                 unsigned long zonesize)
5354 {
5355         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5356         zone->pageblock_flags = NULL;
5357         if (usemapsize)
5358                 zone->pageblock_flags =
5359                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5360                                                          pgdat->node_id);
5361 }
5362 #else
5363 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5364                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5365 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5366
5367 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5368
5369 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5370 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5371 {
5372         unsigned int order;
5373
5374         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5375         if (pageblock_order)
5376                 return;
5377
5378         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5379                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5380         else
5381                 order = MAX_ORDER - 1;
5382
5383         /*
5384          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5385          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5386          * powerpc.
5387          */
5388         pageblock_order = order;
5389 }
5390 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5391
5392 /*
5393  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5394  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5395  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5396  * the kernel config
5397  */
5398 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5399 {
5400 }
5401
5402 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5403
5404 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5405                                                    unsigned long present_pages)
5406 {
5407         unsigned long pages = spanned_pages;
5408
5409         /*
5410          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5411          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5412          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5413          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5414          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5415          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5416          */
5417         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5418             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5419                 pages = present_pages;
5420
5421         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5422 }
5423
5424 /*
5425  * Set up the zone data structures:
5426  *   - mark all pages reserved
5427  *   - mark all memory queues empty
5428  *   - clear the memory bitmaps
5429  *
5430  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5431  */
5432 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5433 {
5434         enum zone_type j;
5435         int nid = pgdat->node_id;
5436         int ret;
5437
5438         pgdat_resize_init(pgdat);
5439 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5440         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5441         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5442         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5443 #endif
5444 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5445         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5446         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5447         pgdat->split_queue_len = 0;
5448 #endif
5449         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5450         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5451 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5452         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5453 #endif
5454         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5455
5456         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5457                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5458                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5459                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5460
5461                 size = zone->spanned_pages;
5462                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5463
5464                 /*
5465                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5466                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5467                  * and per-cpu initialisations
5468                  */
5469                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5470                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5471                         if (freesize >= memmap_pages) {
5472                                 freesize -= memmap_pages;
5473                                 if (memmap_pages)
5474                                         printk(KERN_DEBUG
5475                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5476                                                zone_names[j], memmap_pages);
5477                         } else
5478                                 printk(KERN_WARNING
5479                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5480                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5481                 }
5482
5483                 /* Account for reserved pages */
5484                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5485                         freesize -= dma_reserve;
5486                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5487                                         zone_names[0], dma_reserve);
5488                 }
5489
5490                 if (!is_highmem_idx(j))
5491                         nr_kernel_pages += freesize;
5492                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5493                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5494                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5495                 nr_all_pages += freesize;
5496
5497                 /*
5498                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5499                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5500                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5501                  */
5502                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5503 #ifdef CONFIG_NUMA
5504                 zone->node = nid;
5505                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5506                                                 / 100;
5507                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5508 #endif
5509                 zone->name = zone_names[j];
5510                 spin_lock_init(&zone->lock);
5511                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5512                 zone_seqlock_init(zone);
5513                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5514                 zone_pcp_init(zone);
5515
5516                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5517                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5518
5519                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5520                 if (!size)
5521                         continue;
5522
5523                 set_pageblock_order();
5524                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5525                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5526                 BUG_ON(ret);
5527                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5528         }
5529 }
5530
5531 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5532 {
5533         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5534         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5535
5536         /* Skip empty nodes */
5537         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5538                 return;
5539
5540 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5541         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5542         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5543         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5544         if (!pgdat->node_mem_map) {
5545                 unsigned long size, end;
5546                 struct page *map;
5547
5548                 /*
5549                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5550                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5551                  * for the buddy allocator to function correctly.
5552                  */
5553                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5554                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5555                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5556                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5557                 if (!map)
5558                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5559                                                                pgdat->node_id);
5560                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5561         }
5562 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5563         /*
5564          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5565          */
5566         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5567                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5568 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5569                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5570                         mem_map -= offset;
5571 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5572         }
5573 #endif
5574 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5575 }
5576
5577 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5578                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5579 {
5580         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5581         unsigned long start_pfn = 0;
5582         unsigned long end_pfn = 0;
5583
5584         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5585         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5586
5587         reset_deferred_meminit(pgdat);
5588         pgdat->node_id = nid;
5589         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5590 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5591         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5592         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5593                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5594                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5595 #else
5596         start_pfn = node_start_pfn;
5597 #endif
5598         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5599                                   zones_size, zholes_size);
5600
5601         alloc_node_mem_map(pgdat);
5602 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5603         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5604                 nid, (unsigned long)pgdat,
5605                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5606 #endif
5607
5608         free_area_init_core(pgdat);
5609 }
5610
5611 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5612
5613 #if MAX_NUMNODES > 1
5614 /*
5615  * Figure out the number of possible node ids.
5616  */
5617 void __init setup_nr_node_ids(void)
5618 {
5619         unsigned int highest;
5620
5621         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5622         nr_node_ids = highest + 1;
5623 }
5624 #endif
5625
5626 /**
5627  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5628  *
5629  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5630  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5631  * all the nodes.
5632  *
5633  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5634  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5635  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5636  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5637  *
5638  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5639  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5640  * populated node map.
5641  *
5642  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5643  * requirement (single node).
5644  */
5645 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5646 {
5647         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5648         unsigned long start, end, mask;
5649         int last_nid = -1;
5650         int i, nid;
5651
5652         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5653                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5654                         last_nid = nid;
5655                         last_end = end;
5656                         continue;
5657                 }
5658
5659                 /*
5660                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5661                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5662                  * too coarse to separate the current node from the last.
5663                  */
5664                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5665                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5666                         mask <<= 1;
5667
5668                 /* accumulate all internode masks */
5669                 accl_mask |= mask;
5670         }
5671
5672         /* convert mask to number of pages */
5673         return ~accl_mask + 1;
5674 }
5675
5676 /* Find the lowest pfn for a node */
5677 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5678 {
5679         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5680         unsigned long start_pfn;
5681         int i;
5682
5683         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5684                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5685
5686         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5687                 printk(KERN_WARNING
5688                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5689                 return 0;
5690         }
5691
5692         return min_pfn;
5693 }
5694
5695 /**
5696  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5697  *
5698  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5699  * memblock_set_node().
5700  */
5701 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5702 {
5703         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5704 }
5705
5706 /*
5707  * early_calculate_totalpages()
5708  * Sum pages in active regions for movable zone.
5709  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5710  */
5711 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5712 {
5713         unsigned long totalpages = 0;
5714         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5715         int i, nid;
5716
5717         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5718                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5719
5720                 totalpages += pages;
5721                 if (pages)
5722                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5723         }
5724         return totalpages;
5725 }
5726
5727 /*
5728  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5729  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5730  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5731  * others
5732  */
5733 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5734 {
5735         int i, nid;
5736         unsigned long usable_startpfn;
5737         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5738         /* save the state before borrow the nodemask */
5739         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5740         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5741         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5742         struct memblock_region *r;
5743
5744         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5745         find_usable_zone_for_movable();
5746
5747         /*
5748          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5749          * options.
5750          */
5751         if (movable_node_is_enabled()) {
5752                 for_each_memblock(memory, r) {
5753                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5754                                 continue;
5755
5756                         nid = r->nid;
5757
5758                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5759                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5760                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5761                                 usable_startpfn;
5762                 }
5763
5764                 goto out2;
5765         }
5766
5767         /*
5768          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5769          */
5770         if (mirrored_kernelcore) {
5771                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5772
5773                 for_each_memblock(memory, r) {
5774                         if (memblock_is_mirror(r))
5775                                 continue;
5776
5777                         nid = r->nid;
5778
5779                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5780
5781                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5782                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5783                                 continue;
5784                         }
5785
5786                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5787                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5788                                 usable_startpfn;
5789                 }
5790
5791                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5792                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5793
5794                 goto out2;
5795         }
5796
5797         /*
5798          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5799          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5800          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5801          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5802          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5803          * what movablecore would have allowed.
5804          */
5805         if (required_movablecore) {
5806                 unsigned long corepages;
5807
5808                 /*
5809                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5810                  * was requested by the user
5811                  */
5812                 required_movablecore =
5813                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5814                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5815                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5816
5817                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5818         }
5819
5820         /*
5821          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5822          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5823          */
5824         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5825                 goto out;
5826
5827         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5828         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5829
5830 restart:
5831         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5832         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5833         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5834                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5835
5836                 /*
5837                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5838                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5839                  * amount of memory for the kernel
5840                  */
5841                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5842                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5843
5844                 /*
5845                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5846                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5847                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5848                  */
5849                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5850
5851                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5852                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5853                         unsigned long size_pages;
5854
5855                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5856                         if (start_pfn >= end_pfn)
5857                                 continue;
5858
5859                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5860                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5861                                 unsigned long kernel_pages;
5862                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5863                                                                 - start_pfn;
5864
5865                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5866                                                         kernelcore_remaining);
5867                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5868                                                         required_kernelcore);
5869
5870                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5871                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5872
5873                                         /*
5874                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5875                                          * that if we have to rebalance
5876                                          * kernelcore across nodes, we will
5877                                          * not double account here
5878                                          */
5879                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5880                                         continue;
5881                                 }
5882                                 start_pfn = usable_startpfn;
5883                         }
5884
5885                         /*
5886                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5887                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5888                          * number of pages used as kernelcore
5889                          */
5890                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5891                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5892                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5893                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5894
5895                         /*
5896                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5897                          * break if the kernelcore for this node has been
5898                          * satisfied
5899                          */
5900                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5901                                                                 size_pages);
5902                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5903                         if (!kernelcore_remaining)
5904                                 break;
5905                 }
5906         }
5907
5908         /*
5909          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5910          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5911          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5912          * satisfied
5913          */
5914         usable_nodes--;
5915         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5916                 goto restart;
5917
5918 out2:
5919         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5920         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5921                 zone_movable_pfn[nid] =
5922                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5923
5924 out:
5925         /* restore the node_state */
5926         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5927 }
5928
5929 /* Any regular or high memory on that node ? */
5930 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5931 {
5932         enum zone_type zone_type;
5933
5934         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5935                 return;
5936
5937         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5938                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5939                 if (populated_zone(zone)) {
5940                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5941                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5942                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5943                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5944                         break;
5945                 }
5946         }
5947 }
5948
5949 /**
5950  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5951  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5952  *
5953  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5954  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5955  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5956  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5957  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5958  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5959  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5960  * at arch_max_dma_pfn.
5961  */
5962 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5963 {
5964         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5965         int i, nid;
5966
5967         /* Record where the zone boundaries are */
5968         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5969                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5970         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5971                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5972         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5973         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5974         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5975                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5976                         continue;
5977                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5978                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5979                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5980                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5981         }
5982         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5983         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5984
5985         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5986         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5987         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5988
5989         /* Print out the zone ranges */
5990         pr_info("Zone ranges:\n");
5991         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5992                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5993                         continue;
5994                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5995                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5996                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5997                         pr_cont("empty\n");
5998                 else
5999                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6000                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6001                                         << PAGE_SHIFT,
6002                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6003                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6004         }
6005
6006         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6007         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6008         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6009                 if (zone_movable_pfn[i])
6010                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6011                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6012         }
6013
6014         /* Print out the early node map */
6015         pr_info("Early memory node ranges\n");
6016         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6017                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6018                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6019                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6020
6021         /* Initialise every node */
6022         mminit_verify_pageflags_layout();
6023         setup_nr_node_ids();
6024         for_each_online_node(nid) {
6025                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6026                 free_area_init_node(nid, NULL,
6027                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6028
6029                 /* Any memory on that node */
6030                 if (pgdat->node_present_pages)
6031                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6032                 check_for_memory(pgdat, nid);
6033         }
6034 }
6035
6036 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6037 {
6038         unsigned long long coremem;
6039         if (!p)
6040                 return -EINVAL;
6041
6042         coremem = memparse(p, &p);
6043         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6044
6045         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6046         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6047
6048         return 0;
6049 }
6050
6051 /*
6052  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6053  * cannot be reclaimed or migrated.
6054  */
6055 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6056 {
6057         /* parse kernelcore=mirror */
6058         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6059                 mirrored_kernelcore = true;
6060                 return 0;
6061         }
6062
6063         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6064 }
6065
6066 /*
6067  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6068  * can be reclaimed or migrated.
6069  */
6070 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6071 {
6072         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6073 }
6074
6075 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6076 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6077
6078 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6079
6080 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6081 {
6082         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6083         page_zone(page)->managed_pages += count;
6084         totalram_pages += count;
6085 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6086         if (PageHighMem(page))
6087                 totalhigh_pages += count;
6088 #endif
6089         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6090 }
6091 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6092
6093 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6094 {
6095         void *pos;
6096         unsigned long pages = 0;
6097
6098         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6099         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6100         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6101                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6102                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6103                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6104         }
6105
6106         if (pages && s)
6107                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6108                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6109
6110         return pages;
6111 }
6112 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6113
6114 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6115 void free_highmem_page(struct page *page)
6116 {
6117         __free_reserved_page(page);
6118         totalram_pages++;
6119         page_zone(page)->managed_pages++;
6120         totalhigh_pages++;
6121 }
6122 #endif
6123
6124
6125 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6126 {
6127         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6128         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6129
6130         physpages = get_num_physpages();
6131         codesize = _etext - _stext;
6132         datasize = _edata - _sdata;
6133         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6134         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6135         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6136         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6137
6138         /*
6139          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6140          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6141          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6142          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6143          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6144          */
6145 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6146         do { \
6147                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6148                         size -= adj; \
6149         } while (0)
6150
6151         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6152                      _sinittext, init_code_size);
6153         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6154         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6155         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6156         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6157
6158 #undef  adj_init_size
6159
6160         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6161                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6162                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6163 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6164                ", %luK highmem"
6165 #endif
6166                "%s%s)\n",
6167                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6168                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6169                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6170                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6171                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6172 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6173                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6174 #endif
6175                str ? ", " : "", str ? str : "");
6176 }
6177
6178 /**
6179  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6180  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6181  *
6182  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6183  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6184  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6185  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6186  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6187  * smaller per-cpu batchsize.
6188  */
6189 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6190 {
6191         dma_reserve = new_dma_reserve;
6192 }
6193
6194 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6195 {
6196         free_area_init_node(0, zones_size,
6197                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6198 }
6199
6200 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6201                                  unsigned long action, void *hcpu)
6202 {
6203         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6204
6205         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6206                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6207                 drain_pages(cpu);
6208
6209                 /*
6210                  * Spill the event counters of the dead processor
6211                  * into the current processors event counters.
6212                  * This artificially elevates the count of the current
6213                  * processor.
6214                  */
6215                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6216
6217                 /*
6218                  * Zero the differential counters of the dead processor
6219                  * so that the vm statistics are consistent.
6220                  *
6221                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6222                  * race with what we are doing.
6223                  */
6224                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6225         }
6226         return NOTIFY_OK;
6227 }
6228
6229 void __init page_alloc_init(void)
6230 {
6231         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6232 }
6233
6234 /*
6235  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6236  *      or min_free_kbytes changes.
6237  */
6238 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6239 {
6240         struct pglist_data *pgdat;
6241         unsigned long reserve_pages = 0;
6242         enum zone_type i, j;
6243
6244         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6245                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6246                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6247                         long max = 0;
6248
6249                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6250                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6251                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6252                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6253                         }
6254
6255                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6256                         max += high_wmark_pages(zone);
6257
6258                         if (max > zone->managed_pages)
6259                                 max = zone->managed_pages;
6260
6261                         zone->totalreserve_pages = max;
6262
6263                         reserve_pages += max;
6264                 }
6265         }
6266         totalreserve_pages = reserve_pages;
6267 }
6268
6269 /*
6270  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6271  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6272  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6273  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6274  */
6275 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6276 {
6277         struct pglist_data *pgdat;
6278         enum zone_type j, idx;
6279
6280         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6281                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6282                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6283                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6284
6285                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6286
6287                         idx = j;
6288                         while (idx) {
6289                                 struct zone *lower_zone;
6290
6291                                 idx--;
6292
6293                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6294                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6295
6296                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6297                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6298                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6299                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6300                         }
6301                 }
6302         }
6303
6304         /* update totalreserve_pages */
6305         calculate_totalreserve_pages();
6306 }
6307
6308 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6309 {
6310         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6311         unsigned long lowmem_pages = 0;
6312         struct zone *zone;
6313         unsigned long flags;
6314
6315         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6316         for_each_zone(zone) {
6317                 if (!is_highmem(zone))
6318                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6319         }
6320
6321         for_each_zone(zone) {
6322                 u64 tmp;
6323
6324                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6325                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6326                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6327                 if (is_highmem(zone)) {
6328                         /*
6329                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6330                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6331                          * value here.
6332                          *
6333                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6334                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6335                          * not be capped for highmem.
6336                          */
6337                         unsigned long min_pages;
6338
6339                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6340                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6341                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6342                 } else {
6343                         /*
6344                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6345                          * proportionate to the zone's size.
6346                          */
6347                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6348                 }
6349
6350                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6351                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6352
6353                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6354                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6355                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6356
6357                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6358         }
6359
6360         /* update totalreserve_pages */
6361         calculate_totalreserve_pages();
6362 }
6363
6364 /**
6365  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6366  * or when memory is hot-{added|removed}
6367  *
6368  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6369  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6370  */
6371 void setup_per_zone_wmarks(void)
6372 {
6373         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6374         __setup_per_zone_wmarks();
6375         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6376 }
6377
6378 /*
6379  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6380  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6381  * to be referenced again before it is swapped out.
6382  *
6383  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6384  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6385  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6386  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6387  *
6388  * total     target    max
6389  * memory    ratio     inactive anon
6390  * -------------------------------------
6391  *   10MB       1         5MB
6392  *  100MB       1        50MB
6393  *    1GB       3       250MB
6394  *   10GB      10       0.9GB
6395  *  100GB      31         3GB
6396  *    1TB     101        10GB
6397  *   10TB     320        32GB
6398  */
6399 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6400 {
6401         unsigned int gb, ratio;
6402
6403         /* Zone size in gigabytes */
6404         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6405         if (gb)
6406                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6407         else
6408                 ratio = 1;
6409
6410         zone->inactive_ratio = ratio;
6411 }
6412
6413 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6414 {
6415         struct zone *zone;
6416
6417         for_each_zone(zone)
6418                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6419 }
6420
6421 /*
6422  * Initialise min_free_kbytes.
6423  *
6424  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6425  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6426  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6427  *
6428  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6429  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6430  *
6431  * which yields
6432  *
6433  * 16MB:        512k
6434  * 32MB:        724k
6435  * 64MB:        1024k
6436  * 128MB:       1448k
6437  * 256MB:       2048k
6438  * 512MB:       2896k
6439  * 1024MB:      4096k
6440  * 2048MB:      5792k
6441  * 4096MB:      8192k
6442  * 8192MB:      11584k
6443  * 16384MB:     16384k
6444  */
6445 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6446 {
6447         unsigned long lowmem_kbytes;
6448         int new_min_free_kbytes;
6449
6450         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6451         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6452
6453         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6454                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6455                 if (min_free_kbytes < 128)
6456                         min_free_kbytes = 128;
6457                 if (min_free_kbytes > 65536)
6458                         min_free_kbytes = 65536;
6459         } else {
6460                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6461                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6462         }
6463         setup_per_zone_wmarks();
6464         refresh_zone_stat_thresholds();
6465         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6466         setup_per_zone_inactive_ratio();
6467         return 0;
6468 }
6469 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6470
6471 /*
6472  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6473  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6474  *      changes.
6475  */
6476 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6477         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6478 {
6479         int rc;
6480
6481         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6482         if (rc)
6483                 return rc;
6484
6485         if (write) {
6486                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6487                 setup_per_zone_wmarks();
6488         }
6489         return 0;
6490 }
6491
6492 #ifdef CONFIG_NUMA
6493 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6494         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6495 {
6496         struct zone *zone;
6497         int rc;
6498
6499         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6500         if (rc)
6501                 return rc;
6502
6503         for_each_zone(zone)
6504                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6505                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6506         return 0;
6507 }
6508
6509 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6510         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6511 {
6512         struct zone *zone;
6513         int rc;
6514
6515         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6516         if (rc)
6517                 return rc;
6518
6519         for_each_zone(zone)
6520                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6521                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6522         return 0;
6523 }
6524 #endif
6525
6526 /*
6527  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6528  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6529  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6530  *
6531  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6532  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6533  * if in function of the boot time zone sizes.
6534  */
6535 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6536         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6537 {
6538         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6539         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6540         return 0;
6541 }
6542
6543 /*
6544  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6545  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6546  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6547  */
6548 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6549         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6550 {
6551         struct zone *zone;
6552         int old_percpu_pagelist_fraction;
6553         int ret;
6554
6555         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6556         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6557
6558         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6559         if (!write || ret < 0)
6560                 goto out;
6561
6562         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6563         if (percpu_pagelist_fraction &&
6564             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6565                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6566                 ret = -EINVAL;
6567                 goto out;
6568         }
6569
6570         /* No change? */
6571         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6572                 goto out;
6573
6574         for_each_populated_zone(zone) {
6575                 unsigned int cpu;
6576
6577                 for_each_possible_cpu(cpu)
6578                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6579                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6580         }
6581 out:
6582         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6583         return ret;
6584 }
6585
6586 #ifdef CONFIG_NUMA
6587 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6588
6589 static int __init set_hashdist(char *str)
6590 {
6591         if (!str)
6592                 return 0;
6593         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6594         return 1;
6595 }
6596 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6597 #endif
6598
6599 /*
6600  * allocate a large system hash table from bootmem
6601  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6602  *   quantity of entries
6603  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6604  */
6605 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6606                                      unsigned long bucketsize,
6607                                      unsigned long numentries,
6608                                      int scale,
6609                                      int flags,
6610                                      unsigned int *_hash_shift,
6611                                      unsigned int *_hash_mask,
6612                                      unsigned long low_limit,
6613                                      unsigned long high_limit)
6614 {
6615         unsigned long long max = high_limit;
6616         unsigned long log2qty, size;
6617         void *table = NULL;
6618
6619         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6620         if (!numentries) {
6621                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6622                 numentries = nr_kernel_pages;
6623
6624                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6625                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6626                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6627
6628                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6629                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6630                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6631                 else
6632                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6633
6634                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6635                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6636                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6637                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6638                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6639                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6640                                 BUG_ON(!numentries);
6641                         }
6642                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6643                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6644         }
6645         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6646
6647         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6648         if (max == 0) {
6649                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6650                 do_div(max, bucketsize);
6651         }
6652         max = min(max, 0x80000000ULL);
6653
6654         if (numentries < low_limit)
6655                 numentries = low_limit;
6656         if (numentries > max)
6657                 numentries = max;
6658
6659         log2qty = ilog2(numentries);
6660
6661         do {
6662                 size = bucketsize << log2qty;
6663                 if (flags & HASH_EARLY)
6664                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6665                 else if (hashdist)
6666                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6667                 else {
6668                         /*
6669                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6670                          * some pages at the end of hash table which
6671                          * alloc_pages_exact() automatically does
6672                          */
6673                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6674                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6675                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6676                         }
6677                 }
6678         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6679
6680         if (!table)
6681                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6682
6683         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6684                tablename,
6685                (1UL << log2qty),
6686                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6687                size);
6688
6689         if (_hash_shift)
6690                 *_hash_shift = log2qty;
6691         if (_hash_mask)
6692                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6693
6694         return table;
6695 }
6696
6697 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6698 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6699                                                         unsigned long pfn)
6700 {
6701 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6702         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6703 #else
6704         return zone->pageblock_flags;
6705 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6706 }
6707
6708 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6709 {
6710 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6711         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6712         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6713 #else
6714         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6715         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6716 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6717 }
6718
6719 /**
6720  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6721  * @page: The page within the block of interest
6722  * @pfn: The target page frame number
6723  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6724  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6725  *
6726  * Return: pageblock_bits flags
6727  */
6728 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6729                                         unsigned long end_bitidx,
6730                                         unsigned long mask)
6731 {
6732         struct zone *zone;
6733         unsigned long *bitmap;
6734         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6735         unsigned long word;
6736
6737         zone = page_zone(page);
6738         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6739         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6740         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6741         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6742
6743         word = bitmap[word_bitidx];
6744         bitidx += end_bitidx;
6745         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6746 }
6747
6748 /**
6749  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6750  * @page: The page within the block of interest
6751  * @flags: The flags to set
6752  * @pfn: The target page frame number
6753  * @end_bitidx: The last bit of interest
6754  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6755  */
6756 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6757                                         unsigned long pfn,
6758                                         unsigned long end_bitidx,
6759                                         unsigned long mask)
6760 {
6761         struct zone *zone;
6762         unsigned long *bitmap;
6763         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6764         unsigned long old_word, word;
6765
6766         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6767
6768         zone = page_zone(page);
6769         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6770         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6771         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6772         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6773
6774         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6775
6776         bitidx += end_bitidx;
6777         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6778         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6779
6780         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6781         for (;;) {
6782                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6783                 if (word == old_word)
6784                         break;
6785                 word = old_word;
6786         }
6787 }
6788
6789 /*
6790  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6791  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6792  *
6793  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6794  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6795  * expect this function should be exact.
6796  */
6797 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6798                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6799 {
6800         unsigned long pfn, iter, found;
6801         int mt;
6802
6803         /*
6804          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6805          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6806          */
6807         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6808                 return false;
6809         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6810         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6811                 return false;
6812
6813         pfn = page_to_pfn(page);
6814         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6815                 unsigned long check = pfn + iter;
6816
6817                 if (!pfn_valid_within(check))
6818                         continue;
6819
6820                 page = pfn_to_page(check);
6821
6822                 /*
6823                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6824                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6825                  * handle each tail page individually in migration.
6826                  */
6827                 if (PageHuge(page)) {
6828                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6829                         continue;
6830                 }
6831
6832                 /*
6833                  * We can't use page_count without pin a page
6834                  * because another CPU can free compound page.
6835                  * This check already skips compound tails of THP
6836                  * because their page->_count is zero at all time.
6837                  */
6838                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6839                         if (PageBuddy(page))
6840                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6841                         continue;
6842                 }
6843
6844                 /*
6845                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6846                  * page_count() is not 0.
6847                  */
6848                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6849                         continue;
6850
6851                 if (!PageLRU(page))
6852                         found++;
6853                 /*
6854                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6855                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6856                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6857                  */
6858                 /*
6859                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6860                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6861                  *
6862                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6863                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6864                  * page at boot.
6865                  */
6866                 if (found > count)
6867                         return true;
6868         }
6869         return false;
6870 }
6871
6872 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6873 {
6874         struct zone *zone;
6875         unsigned long pfn;
6876
6877         /*
6878          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6879          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6880          * the zone but still within the section.
6881          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6882          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6883          */
6884         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6885                 return false;
6886
6887         zone = page_zone(page);
6888         pfn = page_to_pfn(page);
6889         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6890                 return false;
6891
6892         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6893 }
6894
6895 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
6896
6897 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6898 {
6899         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6900                              pageblock_nr_pages) - 1);
6901 }
6902
6903 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6904 {
6905         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6906                                 pageblock_nr_pages));
6907 }
6908
6909 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6910 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6911                                         unsigned long start, unsigned long end)
6912 {
6913         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6914         unsigned long nr_reclaimed;
6915         unsigned long pfn = start;
6916         unsigned int tries = 0;
6917         int ret = 0;
6918
6919         migrate_prep();
6920
6921         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6922                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6923                         ret = -EINTR;
6924                         break;
6925                 }
6926
6927                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6928                         cc->nr_migratepages = 0;
6929                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6930                         if (!pfn) {
6931                                 ret = -EINTR;
6932                                 break;
6933                         }
6934                         tries = 0;
6935                 } else if (++tries == 5) {
6936                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6937                         break;
6938                 }
6939
6940                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6941                                                         &cc->migratepages);
6942                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6943
6944                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6945                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6946         }
6947         if (ret < 0) {
6948                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6949                 return ret;
6950         }
6951         return 0;
6952 }
6953
6954 /**
6955  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6956  * @start:      start PFN to allocate
6957  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6958  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6959  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6960  *                      in range must have the same migratetype and it must
6961  *                      be either of the two.
6962  *
6963  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6964  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6965  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6966  * pages fall in.
6967  *
6968  * The PFN range must belong to a single zone.
6969  *
6970  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6971  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6972  * need to be freed with free_contig_range().
6973  */
6974 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6975                        unsigned migratetype)
6976 {
6977         unsigned long outer_start, outer_end;
6978         unsigned int order;
6979         int ret = 0;
6980
6981         struct compact_control cc = {
6982                 .nr_migratepages = 0,
6983                 .order = -1,
6984                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6985                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6986                 .ignore_skip_hint = true,
6987         };
6988         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6989
6990         /*
6991          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6992          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6993          * have different sizes, and due to the way page allocator
6994          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6995          * that page allocator won't try to merge buddies from
6996          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6997          * other migration type.
6998          *
6999          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7000          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7001          * we are interested in).  This will put all the pages in
7002          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7003          *
7004          * When this is done, we take the pages in range from page
7005          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7006          * page allocator will never consider using them.
7007          *
7008          * This lets us mark the pageblocks back as
7009          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7010          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7011          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7012          */
7013
7014         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7015                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7016                                        false);
7017         if (ret)
7018                 return ret;
7019
7020         /*
7021          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7022          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7023          */
7024         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7025         if (ret && ret != -EBUSY)
7026                 goto done;
7027
7028         /*
7029          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7030          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7031          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7032          * What we are going to do is to allocate all pages from
7033          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7034          *
7035          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7036          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7037          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7038          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7039          * once this is done free the pages we are not interested in.
7040          *
7041          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7042          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7043          */
7044
7045         lru_add_drain_all();
7046         drain_all_pages(cc.zone);
7047
7048         order = 0;
7049         outer_start = start;
7050         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7051                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7052                         outer_start = start;
7053                         break;
7054                 }
7055                 outer_start &= ~0UL << order;
7056         }
7057
7058         if (outer_start != start) {
7059                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7060
7061                 /*
7062                  * outer_start page could be small order buddy page and
7063                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7064                  * in this case to report failed page properly
7065                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7066                  */
7067                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7068                         outer_start = start;
7069         }
7070
7071         /* Make sure the range is really isolated. */
7072         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7073                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7074                         __func__, outer_start, end);
7075                 ret = -EBUSY;
7076                 goto done;
7077         }
7078
7079         /* Grab isolated pages from freelists. */
7080         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7081         if (!outer_end) {
7082                 ret = -EBUSY;
7083                 goto done;
7084         }
7085
7086         /* Free head and tail (if any) */
7087         if (start != outer_start)
7088                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7089         if (end != outer_end)
7090                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7091
7092 done:
7093         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7094                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7095         return ret;
7096 }
7097
7098 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7099 {
7100         unsigned int count = 0;
7101
7102         for (; nr_pages--; pfn++) {
7103                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7104
7105                 count += page_count(page) != 1;
7106                 __free_page(page);
7107         }
7108         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7109 }
7110 #endif
7111
7112 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7113 /*
7114  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7115  * page high values need to be recalulated.
7116  */
7117 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7118 {
7119         unsigned cpu;
7120         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7121         for_each_possible_cpu(cpu)
7122                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7123                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7124         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7125 }
7126 #endif
7127
7128 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7129 {
7130         unsigned long flags;
7131         int cpu;
7132         struct per_cpu_pageset *pset;
7133
7134         /* avoid races with drain_pages()  */
7135         local_irq_save(flags);
7136         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7137                 for_each_online_cpu(cpu) {
7138                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7139                         drain_zonestat(zone, pset);
7140                 }
7141                 free_percpu(zone->pageset);
7142                 zone->pageset = &boot_pageset;
7143         }
7144         local_irq_restore(flags);
7145 }
7146
7147 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7148 /*
7149  * All pages in the range must be isolated before calling this.
7150  */
7151 void
7152 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7153 {
7154         struct page *page;
7155         struct zone *zone;
7156         unsigned int order, i;
7157         unsigned long pfn;
7158         unsigned long flags;
7159         /* find the first valid pfn */
7160         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7161                 if (pfn_valid(pfn))
7162                         break;
7163         if (pfn == end_pfn)
7164                 return;
7165         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7166         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7167         pfn = start_pfn;
7168         while (pfn < end_pfn) {
7169                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7170                         pfn++;
7171                         continue;
7172                 }
7173                 page = pfn_to_page(pfn);
7174                 /*
7175                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7176                  * page_count() is not 0.
7177                  */
7178                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7179                         pfn++;
7180                         SetPageReserved(page);
7181                         continue;
7182                 }
7183
7184                 BUG_ON(page_count(page));
7185                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7186                 order = page_order(page);
7187 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7188                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7189                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7190 #endif
7191                 list_del(&page->lru);
7192                 rmv_page_order(page);
7193                 zone->free_area[order].nr_free--;
7194                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7195                         SetPageReserved((page+i));
7196                 pfn += (1 << order);
7197         }
7198         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7199 }
7200 #endif
7201
7202 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7203 {
7204         struct zone *zone = page_zone(page);
7205         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7206         unsigned long flags;
7207         unsigned int order;
7208
7209         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7210         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7211                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7212
7213                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7214                         break;
7215         }
7216         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7217
7218         return order < MAX_ORDER;
7219 }