mm: scale kswapd watermarks in proportion to memory
[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 int watermark_scale_factor = 10;
253
254 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
255 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
256 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
257
258 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
259 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
260 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
261 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
262 static unsigned long __initdata required_movablecore;
263 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
264 static bool mirrored_kernelcore;
265
266 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
267 int movable_zone;
268 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
269 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
270
271 #if MAX_NUMNODES > 1
272 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
273 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
274 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
275 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
276 #endif
277
278 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
279
280 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
281 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
282 {
283         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
284 }
285
286 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
287 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
288 {
289         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
290                 return true;
291
292         return false;
293 }
294
295 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
296 {
297         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
298                 return true;
299
300         return false;
301 }
302
303 /*
304  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
305  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
306  */
307 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
308                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
309                                 unsigned long *nr_initialised)
310 {
311         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
312         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
313                 return true;
314
315         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
316         (*nr_initialised)++;
317         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
318             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
319                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
320                 return false;
321         }
322
323         return true;
324 }
325 #else
326 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
327 {
328 }
329
330 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
331 {
332         return false;
333 }
334
335 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
336 {
337         return false;
338 }
339
340 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
341                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
342                                 unsigned long *nr_initialised)
343 {
344         return true;
345 }
346 #endif
347
348
349 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
350 {
351         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
352                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
353                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
354
355         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
356                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
357 }
358
359 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
360 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
361 {
362         int ret = 0;
363         unsigned seq;
364         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
365         unsigned long sp, start_pfn;
366
367         do {
368                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
369                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
370                 sp = zone->spanned_pages;
371                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
372                         ret = 1;
373         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
374
375         if (ret)
376                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
377                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
378                         start_pfn, start_pfn + sp);
379
380         return ret;
381 }
382
383 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
384 {
385         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
386                 return 0;
387         if (zone != page_zone(page))
388                 return 0;
389
390         return 1;
391 }
392 /*
393  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
394  */
395 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
396 {
397         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
398                 return 1;
399         if (!page_is_consistent(zone, page))
400                 return 1;
401
402         return 0;
403 }
404 #else
405 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
406 {
407         return 0;
408 }
409 #endif
410
411 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
412                 unsigned long bad_flags)
413 {
414         static unsigned long resume;
415         static unsigned long nr_shown;
416         static unsigned long nr_unshown;
417
418         /* Don't complain about poisoned pages */
419         if (PageHWPoison(page)) {
420                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
421                 return;
422         }
423
424         /*
425          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
426          * or allow a steady drip of one report per second.
427          */
428         if (nr_shown == 60) {
429                 if (time_before(jiffies, resume)) {
430                         nr_unshown++;
431                         goto out;
432                 }
433                 if (nr_unshown) {
434                         pr_alert(
435                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
436                                 nr_unshown);
437                         nr_unshown = 0;
438                 }
439                 nr_shown = 0;
440         }
441         if (nr_shown++ == 0)
442                 resume = jiffies + 60 * HZ;
443
444         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
445                 current->comm, page_to_pfn(page));
446         __dump_page(page, reason);
447         bad_flags &= page->flags;
448         if (bad_flags)
449                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
450                                                 bad_flags, &bad_flags);
451         dump_page_owner(page);
452
453         print_modules();
454         dump_stack();
455 out:
456         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
457         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
458         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
459 }
460
461 /*
462  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
463  *
464  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
465  *
466  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
467  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
468  *
469  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
470  * page destructors. See compound_page_dtors.
471  *
472  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
473  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
474  */
475
476 void free_compound_page(struct page *page)
477 {
478         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
479 }
480
481 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
482 {
483         int i;
484         int nr_pages = 1 << order;
485
486         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
487         set_compound_order(page, order);
488         __SetPageHead(page);
489         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
490                 struct page *p = page + i;
491                 set_page_count(p, 0);
492                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
493                 set_compound_head(p, page);
494         }
495         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
496 }
497
498 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
499 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
500 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
501                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
502 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
503 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
504
505 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
506 {
507         if (!buf)
508                 return -EINVAL;
509
510         if (strcmp(buf, "on") == 0)
511                 _debug_pagealloc_enabled = true;
512
513         if (strcmp(buf, "off") == 0)
514                 _debug_pagealloc_enabled = false;
515
516         return 0;
517 }
518 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
519
520 static bool need_debug_guardpage(void)
521 {
522         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
523         if (!debug_pagealloc_enabled())
524                 return false;
525
526         return true;
527 }
528
529 static void init_debug_guardpage(void)
530 {
531         if (!debug_pagealloc_enabled())
532                 return;
533
534         _debug_guardpage_enabled = true;
535 }
536
537 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
538         .need = need_debug_guardpage,
539         .init = init_debug_guardpage,
540 };
541
542 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
543 {
544         unsigned long res;
545
546         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
547                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
548                 return 0;
549         }
550         _debug_guardpage_minorder = res;
551         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
552         return 0;
553 }
554 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
555
556 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
557                                 unsigned int order, int migratetype)
558 {
559         struct page_ext *page_ext;
560
561         if (!debug_guardpage_enabled())
562                 return;
563
564         page_ext = lookup_page_ext(page);
565         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
566
567         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
568         set_page_private(page, order);
569         /* Guard pages are not available for any usage */
570         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
571 }
572
573 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
574                                 unsigned int order, int migratetype)
575 {
576         struct page_ext *page_ext;
577
578         if (!debug_guardpage_enabled())
579                 return;
580
581         page_ext = lookup_page_ext(page);
582         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
583
584         set_page_private(page, 0);
585         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
586                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
587 }
588 #else
589 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
590 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
591                                 unsigned int order, int migratetype) {}
592 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
593                                 unsigned int order, int migratetype) {}
594 #endif
595
596 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
597 {
598         set_page_private(page, order);
599         __SetPageBuddy(page);
600 }
601
602 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
603 {
604         __ClearPageBuddy(page);
605         set_page_private(page, 0);
606 }
607
608 /*
609  * This function checks whether a page is free && is the buddy
610  * we can do coalesce a page and its buddy if
611  * (a) the buddy is not in a hole &&
612  * (b) the buddy is in the buddy system &&
613  * (c) a page and its buddy have the same order &&
614  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
615  *
616  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
617  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
618  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
619  * serialized by zone->lock.
620  *
621  * For recording page's order, we use page_private(page).
622  */
623 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
624                                                         unsigned int order)
625 {
626         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
627                 return 0;
628
629         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
630                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
631                         return 0;
632
633                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
634
635                 return 1;
636         }
637
638         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
639                 /*
640                  * zone check is done late to avoid uselessly
641                  * calculating zone/node ids for pages that could
642                  * never merge.
643                  */
644                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
645                         return 0;
646
647                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
648
649                 return 1;
650         }
651         return 0;
652 }
653
654 /*
655  * Freeing function for a buddy system allocator.
656  *
657  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
658  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
659  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
660  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
661  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
662  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
663  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
664  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
665  * parts of the VM system.
666  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
667  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
668  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
669  * field.
670  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
671  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
672  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
673  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
674  * triggers coalescing into a block of larger size.
675  *
676  * -- nyc
677  */
678
679 static inline void __free_one_page(struct page *page,
680                 unsigned long pfn,
681                 struct zone *zone, unsigned int order,
682                 int migratetype)
683 {
684         unsigned long page_idx;
685         unsigned long combined_idx;
686         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
687         struct page *buddy;
688         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
689
690         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
691         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
692
693         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
694         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
695                 /*
696                  * We restrict max order of merging to prevent merge
697                  * between freepages on isolate pageblock and normal
698                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
699                  * could cause incorrect freepage accounting.
700                  */
701                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
702         } else {
703                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
704         }
705
706         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
707
708         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
709         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
710
711         while (order < max_order - 1) {
712                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
713                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
714                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
715                         break;
716                 /*
717                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
718                  * merge with it and move up one order.
719                  */
720                 if (page_is_guard(buddy)) {
721                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
722                 } else {
723                         list_del(&buddy->lru);
724                         zone->free_area[order].nr_free--;
725                         rmv_page_order(buddy);
726                 }
727                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
728                 page = page + (combined_idx - page_idx);
729                 page_idx = combined_idx;
730                 order++;
731         }
732         set_page_order(page, order);
733
734         /*
735          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
736          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
737          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
738          * that is happening, add the free page to the tail of the list
739          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
740          * as a higher order page
741          */
742         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
743                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
744                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
745                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
746                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
747                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
748                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
749                         list_add_tail(&page->lru,
750                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
751                         goto out;
752                 }
753         }
754
755         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
756 out:
757         zone->free_area[order].nr_free++;
758 }
759
760 static inline int free_pages_check(struct page *page)
761 {
762         const char *bad_reason = NULL;
763         unsigned long bad_flags = 0;
764
765         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
766                 bad_reason = "nonzero mapcount";
767         if (unlikely(page->mapping != NULL))
768                 bad_reason = "non-NULL mapping";
769         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
770                 bad_reason = "nonzero _count";
771         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
772                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
773                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
774         }
775 #ifdef CONFIG_MEMCG
776         if (unlikely(page->mem_cgroup))
777                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
778 #endif
779         if (unlikely(bad_reason)) {
780                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
781                 return 1;
782         }
783         page_cpupid_reset_last(page);
784         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
785                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
786         return 0;
787 }
788
789 /*
790  * Frees a number of pages from the PCP lists
791  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
792  * count is the number of pages to free.
793  *
794  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
795  * see if this freeing clears that state.
796  *
797  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
798  * pinned" detection logic.
799  */
800 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
801                                         struct per_cpu_pages *pcp)
802 {
803         int migratetype = 0;
804         int batch_free = 0;
805         int to_free = count;
806         unsigned long nr_scanned;
807
808         spin_lock(&zone->lock);
809         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
810         if (nr_scanned)
811                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
812
813         while (to_free) {
814                 struct page *page;
815                 struct list_head *list;
816
817                 /*
818                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
819                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
820                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
821                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
822                  * lists
823                  */
824                 do {
825                         batch_free++;
826                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
827                                 migratetype = 0;
828                         list = &pcp->lists[migratetype];
829                 } while (list_empty(list));
830
831                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
832                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
833                         batch_free = to_free;
834
835                 do {
836                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
837
838                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
839                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
840                         list_del(&page->lru);
841
842                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
843                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
844                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
845                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
846                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
847                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
848
849                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
850                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
851                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
852         }
853         spin_unlock(&zone->lock);
854 }
855
856 static void free_one_page(struct zone *zone,
857                                 struct page *page, unsigned long pfn,
858                                 unsigned int order,
859                                 int migratetype)
860 {
861         unsigned long nr_scanned;
862         spin_lock(&zone->lock);
863         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
864         if (nr_scanned)
865                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
866
867         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
868                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
869                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
870         }
871         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
872         spin_unlock(&zone->lock);
873 }
874
875 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
876 {
877         int ret = 1;
878
879         /*
880          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
881          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
882          */
883         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
884
885         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
886                 ret = 0;
887                 goto out;
888         }
889         switch (page - head_page) {
890         case 1:
891                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
892                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
893                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
894                         goto out;
895                 }
896                 break;
897         case 2:
898                 /*
899                  * the second tail page: ->mapping is
900                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
901                  */
902                 break;
903         default:
904                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
905                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
906                         goto out;
907                 }
908                 break;
909         }
910         if (unlikely(!PageTail(page))) {
911                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
912                 goto out;
913         }
914         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
915                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
916                 goto out;
917         }
918         ret = 0;
919 out:
920         page->mapping = NULL;
921         clear_compound_head(page);
922         return ret;
923 }
924
925 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
926                                 unsigned long zone, int nid)
927 {
928         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
929         init_page_count(page);
930         page_mapcount_reset(page);
931         page_cpupid_reset_last(page);
932
933         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
934 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
935         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
936         if (!is_highmem_idx(zone))
937                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
938 #endif
939 }
940
941 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
942                                         int nid)
943 {
944         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
945 }
946
947 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
948 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
949 {
950         pg_data_t *pgdat;
951         int nid, zid;
952
953         if (!early_page_uninitialised(pfn))
954                 return;
955
956         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
957         pgdat = NODE_DATA(nid);
958
959         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
960                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
961
962                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
963                         break;
964         }
965         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
966 }
967 #else
968 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
969 {
970 }
971 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
972
973 /*
974  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
975  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
976  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
977  * sent to the buddy page allocator.
978  */
979 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
980 {
981         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
982         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
983
984         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
985                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
986                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
987
988                         init_reserved_page(start_pfn);
989
990                         /* Avoid false-positive PageTail() */
991                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
992
993                         SetPageReserved(page);
994                 }
995         }
996 }
997
998 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
999 {
1000         bool compound = PageCompound(page);
1001         int i, bad = 0;
1002
1003         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1004         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1005
1006         trace_mm_page_free(page, order);
1007         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1008         kasan_free_pages(page, order);
1009
1010         if (PageAnon(page))
1011                 page->mapping = NULL;
1012         bad += free_pages_check(page);
1013         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1014                 if (compound)
1015                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1016                 bad += free_pages_check(page + i);
1017         }
1018         if (bad)
1019                 return false;
1020
1021         reset_page_owner(page, order);
1022
1023         if (!PageHighMem(page)) {
1024                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1025                                            PAGE_SIZE << order);
1026                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1027                                            PAGE_SIZE << order);
1028         }
1029         arch_free_page(page, order);
1030         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1031         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1032
1033         return true;
1034 }
1035
1036 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1037 {
1038         unsigned long flags;
1039         int migratetype;
1040         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1041
1042         if (!free_pages_prepare(page, order))
1043                 return;
1044
1045         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1046         local_irq_save(flags);
1047         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1048         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1049         local_irq_restore(flags);
1050 }
1051
1052 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1053                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1054 {
1055         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1056         struct page *p = page;
1057         unsigned int loop;
1058
1059         prefetchw(p);
1060         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1061                 prefetchw(p + 1);
1062                 __ClearPageReserved(p);
1063                 set_page_count(p, 0);
1064         }
1065         __ClearPageReserved(p);
1066         set_page_count(p, 0);
1067
1068         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1069         set_page_refcounted(page);
1070         __free_pages(page, order);
1071 }
1072
1073 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1074         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1075
1076 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1077
1078 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1079 {
1080         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1081         int nid;
1082
1083         spin_lock(&early_pfn_lock);
1084         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1085         if (nid < 0)
1086                 nid = 0;
1087         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1088
1089         return nid;
1090 }
1091 #endif
1092
1093 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1094 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1095                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1096 {
1097         int nid;
1098
1099         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1100         if (nid >= 0 && nid != node)
1101                 return false;
1102         return true;
1103 }
1104
1105 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1106 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1107 {
1108         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1109 }
1110
1111 #else
1112
1113 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1114 {
1115         return true;
1116 }
1117 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1118                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1119 {
1120         return true;
1121 }
1122 #endif
1123
1124
1125 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1126                                                         unsigned int order)
1127 {
1128         if (early_page_uninitialised(pfn))
1129                 return;
1130         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1131 }
1132
1133 /*
1134  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1135  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1136  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1137  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1138  * pageblocks.
1139  *
1140  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1141  *
1142  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1143  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1144  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1145  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1146  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1147  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1148  * page in a pageblock.
1149  */
1150 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1151                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1152 {
1153         struct page *start_page;
1154         struct page *end_page;
1155
1156         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1157         end_pfn--;
1158
1159         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1160                 return NULL;
1161
1162         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1163
1164         if (page_zone(start_page) != zone)
1165                 return NULL;
1166
1167         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1168
1169         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1170         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1171                 return NULL;
1172
1173         return start_page;
1174 }
1175
1176 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1177 {
1178         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1179         unsigned long block_end_pfn;
1180
1181         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1182         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1183                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1184                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1185
1186                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1187
1188                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1189                                              block_end_pfn, zone))
1190                         return;
1191         }
1192
1193         /* We confirm that there is no hole */
1194         zone->contiguous = true;
1195 }
1196
1197 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1198 {
1199         zone->contiguous = false;
1200 }
1201
1202 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1203 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1204                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1205 {
1206         int i;
1207
1208         if (!page)
1209                 return;
1210
1211         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1212         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1213             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1214                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1215                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1216                 return;
1217         }
1218
1219         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1220                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1221 }
1222
1223 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1224 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1225 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1226
1227 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1228 {
1229         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1230                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1231 }
1232
1233 /* Initialise remaining memory on a node */
1234 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1235 {
1236         pg_data_t *pgdat = data;
1237         int nid = pgdat->node_id;
1238         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1239         unsigned long start = jiffies;
1240         unsigned long nr_pages = 0;
1241         unsigned long walk_start, walk_end;
1242         int i, zid;
1243         struct zone *zone;
1244         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1245         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1246
1247         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1248                 pgdat_init_report_one_done();
1249                 return 0;
1250         }
1251
1252         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1253         if (!cpumask_empty(cpumask))
1254                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1255
1256         /* Sanity check boundaries */
1257         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1258         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1259         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1260
1261         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1262         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1263                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1264                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1265                         break;
1266         }
1267
1268         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1269                 unsigned long pfn, end_pfn;
1270                 struct page *page = NULL;
1271                 struct page *free_base_page = NULL;
1272                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1273                 int nr_to_free = 0;
1274
1275                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1276                 pfn = first_init_pfn;
1277                 if (pfn < walk_start)
1278                         pfn = walk_start;
1279                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1280                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1281
1282                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1283                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1284                                 goto free_range;
1285
1286                         /*
1287                          * Ensure pfn_valid is checked every
1288                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1289                          */
1290                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1291                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1292                                         page = NULL;
1293                                         goto free_range;
1294                                 }
1295                         }
1296
1297                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1298                                 page = NULL;
1299                                 goto free_range;
1300                         }
1301
1302                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1303                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1304                                 page++;
1305                         } else {
1306                                 nr_pages += nr_to_free;
1307                                 deferred_free_range(free_base_page,
1308                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1309                                 free_base_page = NULL;
1310                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1311
1312                                 page = pfn_to_page(pfn);
1313                                 cond_resched();
1314                         }
1315
1316                         if (page->flags) {
1317                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1318                                 goto free_range;
1319                         }
1320
1321                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1322                         if (!free_base_page) {
1323                                 free_base_page = page;
1324                                 free_base_pfn = pfn;
1325                                 nr_to_free = 0;
1326                         }
1327                         nr_to_free++;
1328
1329                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1330                         continue;
1331 free_range:
1332                         /* Free the current block of pages to allocator */
1333                         nr_pages += nr_to_free;
1334                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1335                                                                 nr_to_free);
1336                         free_base_page = NULL;
1337                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1338                 }
1339
1340                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1341         }
1342
1343         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1344         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1345
1346         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1347                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1348
1349         pgdat_init_report_one_done();
1350         return 0;
1351 }
1352 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1353
1354 void __init page_alloc_init_late(void)
1355 {
1356         struct zone *zone;
1357
1358 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1359         int nid;
1360
1361         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1362         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1363         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1364                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1365         }
1366
1367         /* Block until all are initialised */
1368         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1369
1370         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1371         files_maxfiles_init();
1372 #endif
1373
1374         for_each_populated_zone(zone)
1375                 set_zone_contiguous(zone);
1376 }
1377
1378 #ifdef CONFIG_CMA
1379 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1380 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1381 {
1382         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1383         struct page *p = page;
1384
1385         do {
1386                 __ClearPageReserved(p);
1387                 set_page_count(p, 0);
1388         } while (++p, --i);
1389
1390         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1391
1392         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1393                 i = pageblock_nr_pages;
1394                 p = page;
1395                 do {
1396                         set_page_refcounted(p);
1397                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1398                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1399                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1400         } else {
1401                 set_page_refcounted(page);
1402                 __free_pages(page, pageblock_order);
1403         }
1404
1405         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1406 }
1407 #endif
1408
1409 /*
1410  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1411  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1412  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1413  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1414  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1415  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1416  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1417  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1418  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1419  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1420  *
1421  * -- nyc
1422  */
1423 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1424         int low, int high, struct free_area *area,
1425         int migratetype)
1426 {
1427         unsigned long size = 1 << high;
1428
1429         while (high > low) {
1430                 area--;
1431                 high--;
1432                 size >>= 1;
1433                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1434
1435                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1436                         debug_guardpage_enabled() &&
1437                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1438                         /*
1439                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1440                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1441                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1442                          * pages will stay not present in virtual address space
1443                          */
1444                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1445                         continue;
1446                 }
1447                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1448                 area->nr_free++;
1449                 set_page_order(&page[size], high);
1450         }
1451 }
1452
1453 /*
1454  * This page is about to be returned from the page allocator
1455  */
1456 static inline int check_new_page(struct page *page)
1457 {
1458         const char *bad_reason = NULL;
1459         unsigned long bad_flags = 0;
1460
1461         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1462                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1463         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1464                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1465         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1466                 bad_reason = "nonzero _count";
1467         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1468                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1469                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1470         }
1471         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1472                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1473                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1474         }
1475 #ifdef CONFIG_MEMCG
1476         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1477                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1478 #endif
1479         if (unlikely(bad_reason)) {
1480                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1481                 return 1;
1482         }
1483         return 0;
1484 }
1485
1486 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1487 {
1488         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1489                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1490 }
1491
1492 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1493                                                                 int alloc_flags)
1494 {
1495         int i;
1496         bool poisoned = true;
1497
1498         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1499                 struct page *p = page + i;
1500                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1501                         return 1;
1502                 if (poisoned)
1503                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1504         }
1505
1506         set_page_private(page, 0);
1507         set_page_refcounted(page);
1508
1509         arch_alloc_page(page, order);
1510         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1511         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1512         kasan_alloc_pages(page, order);
1513
1514         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1515                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1516                         clear_highpage(page + i);
1517
1518         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1519                 prep_compound_page(page, order);
1520
1521         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1522
1523         /*
1524          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1525          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1526          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1527          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1528          */
1529         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1530                 set_page_pfmemalloc(page);
1531         else
1532                 clear_page_pfmemalloc(page);
1533
1534         return 0;
1535 }
1536
1537 /*
1538  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1539  * the smallest available page from the freelists
1540  */
1541 static inline
1542 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1543                                                 int migratetype)
1544 {
1545         unsigned int current_order;
1546         struct free_area *area;
1547         struct page *page;
1548
1549         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1550         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1551                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1552                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1553                                                         struct page, lru);
1554                 if (!page)
1555                         continue;
1556                 list_del(&page->lru);
1557                 rmv_page_order(page);
1558                 area->nr_free--;
1559                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1560                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1561                 return page;
1562         }
1563
1564         return NULL;
1565 }
1566
1567
1568 /*
1569  * This array describes the order lists are fallen back to when
1570  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1571  */
1572 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1573         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1574         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1575         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1576 #ifdef CONFIG_CMA
1577         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1578 #endif
1579 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1580         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1581 #endif
1582 };
1583
1584 #ifdef CONFIG_CMA
1585 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1586                                         unsigned int order)
1587 {
1588         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1589 }
1590 #else
1591 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1592                                         unsigned int order) { return NULL; }
1593 #endif
1594
1595 /*
1596  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1597  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1598  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1599  */
1600 int move_freepages(struct zone *zone,
1601                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1602                           int migratetype)
1603 {
1604         struct page *page;
1605         unsigned int order;
1606         int pages_moved = 0;
1607
1608 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1609         /*
1610          * page_zone is not safe to call in this context when
1611          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1612          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1613          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1614          * grouping pages by mobility
1615          */
1616         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1617 #endif
1618
1619         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1620                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1621                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1622
1623                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1624                         page++;
1625                         continue;
1626                 }
1627
1628                 if (!PageBuddy(page)) {
1629                         page++;
1630                         continue;
1631                 }
1632
1633                 order = page_order(page);
1634                 list_move(&page->lru,
1635                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1636                 page += 1 << order;
1637                 pages_moved += 1 << order;
1638         }
1639
1640         return pages_moved;
1641 }
1642
1643 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1644                                 int migratetype)
1645 {
1646         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1647         struct page *start_page, *end_page;
1648
1649         start_pfn = page_to_pfn(page);
1650         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1651         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1652         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1653         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1654
1655         /* Do not cross zone boundaries */
1656         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1657                 start_page = page;
1658         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1659                 return 0;
1660
1661         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1662 }
1663
1664 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1665                                         int start_order, int migratetype)
1666 {
1667         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1668
1669         while (nr_pageblocks--) {
1670                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1671                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1672         }
1673 }
1674
1675 /*
1676  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1677  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1678  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1679  *
1680  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1681  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1682  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1683  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1684  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1685  * pageblocks.
1686  */
1687 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1688 {
1689         /*
1690          * Leaving this order check is intended, although there is
1691          * relaxed order check in next check. The reason is that
1692          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1693          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1694          * so could be changed anytime.
1695          */
1696         if (order >= pageblock_order)
1697                 return true;
1698
1699         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1700                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1701                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1702                 page_group_by_mobility_disabled)
1703                 return true;
1704
1705         return false;
1706 }
1707
1708 /*
1709  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1710  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1711  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1712  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1713  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1714  */
1715 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1716                                                           int start_type)
1717 {
1718         unsigned int current_order = page_order(page);
1719         int pages;
1720
1721         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1722         if (current_order >= pageblock_order) {
1723                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1724                 return;
1725         }
1726
1727         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1728
1729         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1730         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1731                         page_group_by_mobility_disabled)
1732                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1733 }
1734
1735 /*
1736  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1737  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1738  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1739  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1740  */
1741 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1742                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1743 {
1744         int i;
1745         int fallback_mt;
1746
1747         if (area->nr_free == 0)
1748                 return -1;
1749
1750         *can_steal = false;
1751         for (i = 0;; i++) {
1752                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1753                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1754                         break;
1755
1756                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1757                         continue;
1758
1759                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1760                         *can_steal = true;
1761
1762                 if (!only_stealable)
1763                         return fallback_mt;
1764
1765                 if (*can_steal)
1766                         return fallback_mt;
1767         }
1768
1769         return -1;
1770 }
1771
1772 /*
1773  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1774  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1775  */
1776 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1777                                 unsigned int alloc_order)
1778 {
1779         int mt;
1780         unsigned long max_managed, flags;
1781
1782         /*
1783          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1784          * Check is race-prone but harmless.
1785          */
1786         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1787         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1788                 return;
1789
1790         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1791
1792         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1793         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1794                 goto out_unlock;
1795
1796         /* Yoink! */
1797         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1798         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1799                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1800                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1801                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1802                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1803         }
1804
1805 out_unlock:
1806         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1807 }
1808
1809 /*
1810  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1811  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1812  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1813  * to recover from than an OOM.
1814  */
1815 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1816 {
1817         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1818         unsigned long flags;
1819         struct zoneref *z;
1820         struct zone *zone;
1821         struct page *page;
1822         int order;
1823
1824         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1825                                                                 ac->nodemask) {
1826                 /* Preserve at least one pageblock */
1827                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1828                         continue;
1829
1830                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1831                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1832                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1833
1834                         page = list_first_entry_or_null(
1835                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1836                                         struct page, lru);
1837                         if (!page)
1838                                 continue;
1839
1840                         /*
1841                          * It should never happen but changes to locking could
1842                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1843                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1844                          * and watch for underflows.
1845                          */
1846                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1847                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1848
1849                         /*
1850                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1851                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1852                          * is doing the work and needs the pages. More
1853                          * importantly, if the block was always converted to
1854                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1855                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1856                          * may increase.
1857                          */
1858                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1859                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1860                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1861                         return;
1862                 }
1863                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1864         }
1865 }
1866
1867 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1868 static inline struct page *
1869 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1870 {
1871         struct free_area *area;
1872         unsigned int current_order;
1873         struct page *page;
1874         int fallback_mt;
1875         bool can_steal;
1876
1877         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1878         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1879                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1880                                 --current_order) {
1881                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1882                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1883                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1884                 if (fallback_mt == -1)
1885                         continue;
1886
1887                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1888                                                 struct page, lru);
1889                 if (can_steal)
1890                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1891
1892                 /* Remove the page from the freelists */
1893                 area->nr_free--;
1894                 list_del(&page->lru);
1895                 rmv_page_order(page);
1896
1897                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1898                                         start_migratetype);
1899                 /*
1900                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1901                  * migratetype depending on the decisions in
1902                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1903                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1904                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1905                  */
1906                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1907
1908                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1909                         start_migratetype, fallback_mt);
1910
1911                 return page;
1912         }
1913
1914         return NULL;
1915 }
1916
1917 /*
1918  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1919  * Call me with the zone->lock already held.
1920  */
1921 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1922                                 int migratetype)
1923 {
1924         struct page *page;
1925
1926         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1927         if (unlikely(!page)) {
1928                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1929                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1930
1931                 if (!page)
1932                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1933         }
1934
1935         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1936         return page;
1937 }
1938
1939 /*
1940  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1941  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1942  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1943  */
1944 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1945                         unsigned long count, struct list_head *list,
1946                         int migratetype, bool cold)
1947 {
1948         int i;
1949
1950         spin_lock(&zone->lock);
1951         for (i = 0; i < count; ++i) {
1952                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1953                 if (unlikely(page == NULL))
1954                         break;
1955
1956                 /*
1957                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1958                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1959                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1960                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1961                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1962                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1963                  * properly.
1964                  */
1965                 if (likely(!cold))
1966                         list_add(&page->lru, list);
1967                 else
1968                         list_add_tail(&page->lru, list);
1969                 list = &page->lru;
1970                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1971                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1972                                               -(1 << order));
1973         }
1974         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1975         spin_unlock(&zone->lock);
1976         return i;
1977 }
1978
1979 #ifdef CONFIG_NUMA
1980 /*
1981  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1982  * currently executing processor on remote nodes after they have
1983  * expired.
1984  *
1985  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1986  * a single processor.
1987  */
1988 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1989 {
1990         unsigned long flags;
1991         int to_drain, batch;
1992
1993         local_irq_save(flags);
1994         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1995         to_drain = min(pcp->count, batch);
1996         if (to_drain > 0) {
1997                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1998                 pcp->count -= to_drain;
1999         }
2000         local_irq_restore(flags);
2001 }
2002 #endif
2003
2004 /*
2005  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2006  *
2007  * The processor must either be the current processor and the
2008  * thread pinned to the current processor or a processor that
2009  * is not online.
2010  */
2011 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2012 {
2013         unsigned long flags;
2014         struct per_cpu_pageset *pset;
2015         struct per_cpu_pages *pcp;
2016
2017         local_irq_save(flags);
2018         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2019
2020         pcp = &pset->pcp;
2021         if (pcp->count) {
2022                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2023                 pcp->count = 0;
2024         }
2025         local_irq_restore(flags);
2026 }
2027
2028 /*
2029  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2030  *
2031  * The processor must either be the current processor and the
2032  * thread pinned to the current processor or a processor that
2033  * is not online.
2034  */
2035 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2036 {
2037         struct zone *zone;
2038
2039         for_each_populated_zone(zone) {
2040                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2041         }
2042 }
2043
2044 /*
2045  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2046  *
2047  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2048  * the single zone's pages.
2049  */
2050 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2051 {
2052         int cpu = smp_processor_id();
2053
2054         if (zone)
2055                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2056         else
2057                 drain_pages(cpu);
2058 }
2059
2060 /*
2061  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2062  *
2063  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2064  *
2065  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2066  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2067  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2068  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2069  * before the call to on_each_cpu_mask().
2070  */
2071 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2072 {
2073         int cpu;
2074
2075         /*
2076          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2077          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2078          */
2079         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2080
2081         /*
2082          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2083          * as offline notification will cause the notified
2084          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2085          * disables preemption as part of its processing
2086          */
2087         for_each_online_cpu(cpu) {
2088                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2089                 struct zone *z;
2090                 bool has_pcps = false;
2091
2092                 if (zone) {
2093                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2094                         if (pcp->pcp.count)
2095                                 has_pcps = true;
2096                 } else {
2097                         for_each_populated_zone(z) {
2098                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2099                                 if (pcp->pcp.count) {
2100                                         has_pcps = true;
2101                                         break;
2102                                 }
2103                         }
2104                 }
2105
2106                 if (has_pcps)
2107                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2108                 else
2109                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2110         }
2111         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2112                                                                 zone, 1);
2113 }
2114
2115 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2116
2117 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2118 {
2119         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2120         unsigned long flags;
2121         unsigned int order, t;
2122         struct page *page;
2123
2124         if (zone_is_empty(zone))
2125                 return;
2126
2127         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2128
2129         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2130         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2131                 if (pfn_valid(pfn)) {
2132                         page = pfn_to_page(pfn);
2133                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2134                                 swsusp_unset_page_free(page);
2135                 }
2136
2137         for_each_migratetype_order(order, t) {
2138                 list_for_each_entry(page,
2139                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2140                         unsigned long i;
2141
2142                         pfn = page_to_pfn(page);
2143                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2144                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2145                 }
2146         }
2147         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2148 }
2149 #endif /* CONFIG_PM */
2150
2151 /*
2152  * Free a 0-order page
2153  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2154  */
2155 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2156 {
2157         struct zone *zone = page_zone(page);
2158         struct per_cpu_pages *pcp;
2159         unsigned long flags;
2160         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2161         int migratetype;
2162
2163         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2164                 return;
2165
2166         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2167         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2168         local_irq_save(flags);
2169         __count_vm_event(PGFREE);
2170
2171         /*
2172          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2173          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2174          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2175          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2176          * excessively into the page allocator
2177          */
2178         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2179                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2180                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2181                         goto out;
2182                 }
2183                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2184         }
2185
2186         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2187         if (!cold)
2188                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2189         else
2190                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2191         pcp->count++;
2192         if (pcp->count >= pcp->high) {
2193                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2194                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2195                 pcp->count -= batch;
2196         }
2197
2198 out:
2199         local_irq_restore(flags);
2200 }
2201
2202 /*
2203  * Free a list of 0-order pages
2204  */
2205 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2206 {
2207         struct page *page, *next;
2208
2209         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2210                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2211                 free_hot_cold_page(page, cold);
2212         }
2213 }
2214
2215 /*
2216  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2217  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2218  * Each sub-page must be freed individually.
2219  *
2220  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2221  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2222  */
2223 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2224 {
2225         int i;
2226         gfp_t gfp_mask;
2227
2228         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2229         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2230
2231 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2232         /*
2233          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2234          * otherwise free the whole shadow.
2235          */
2236         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2237                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2238 #endif
2239
2240         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2241         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2242         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2243                 set_page_refcounted(page + i);
2244                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2245         }
2246 }
2247 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2248
2249 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2250 {
2251         unsigned long watermark;
2252         struct zone *zone;
2253         int mt;
2254
2255         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2256
2257         zone = page_zone(page);
2258         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2259
2260         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2261                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2262                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2263                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2264                         return 0;
2265
2266                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2267         }
2268
2269         /* Remove page from free list */
2270         list_del(&page->lru);
2271         zone->free_area[order].nr_free--;
2272         rmv_page_order(page);
2273
2274         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2275
2276         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2277         if (order >= pageblock_order - 1) {
2278                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2279                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2280                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2281                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2282                                 set_pageblock_migratetype(page,
2283                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2284                 }
2285         }
2286
2287
2288         return 1UL << order;
2289 }
2290
2291 /*
2292  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2293  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2294  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2295  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2296  * are enabled.
2297  *
2298  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2299  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2300  */
2301 int split_free_page(struct page *page)
2302 {
2303         unsigned int order;
2304         int nr_pages;
2305
2306         order = page_order(page);
2307
2308         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2309         if (!nr_pages)
2310                 return 0;
2311
2312         /* Split into individual pages */
2313         set_page_refcounted(page);
2314         split_page(page, order);
2315         return nr_pages;
2316 }
2317
2318 /*
2319  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2320  */
2321 static inline
2322 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2323                         struct zone *zone, unsigned int order,
2324                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2325 {
2326         unsigned long flags;
2327         struct page *page;
2328         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2329
2330         if (likely(order == 0)) {
2331                 struct per_cpu_pages *pcp;
2332                 struct list_head *list;
2333
2334                 local_irq_save(flags);
2335                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2336                 list = &pcp->lists[migratetype];
2337                 if (list_empty(list)) {
2338                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2339                                         pcp->batch, list,
2340                                         migratetype, cold);
2341                         if (unlikely(list_empty(list)))
2342                                 goto failed;
2343                 }
2344
2345                 if (cold)
2346                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2347                 else
2348                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2349
2350                 list_del(&page->lru);
2351                 pcp->count--;
2352         } else {
2353                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2354                         /*
2355                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2356                          *
2357                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2358                          * properly detect and handle allocation failures.
2359                          *
2360                          * We most definitely don't want callers attempting to
2361                          * allocate greater than order-1 page units with
2362                          * __GFP_NOFAIL.
2363                          */
2364                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2365                 }
2366                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2367
2368                 page = NULL;
2369                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2370                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2371                         if (page)
2372                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2373                 }
2374                 if (!page)
2375                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2376                 spin_unlock(&zone->lock);
2377                 if (!page)
2378                         goto failed;
2379                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2380                                           get_pcppage_migratetype(page));
2381         }
2382
2383         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2384         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2385             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2386                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2387
2388         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2389         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2390         local_irq_restore(flags);
2391
2392         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2393         return page;
2394
2395 failed:
2396         local_irq_restore(flags);
2397         return NULL;
2398 }
2399
2400 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2401
2402 static struct {
2403         struct fault_attr attr;
2404
2405         bool ignore_gfp_highmem;
2406         bool ignore_gfp_reclaim;
2407         u32 min_order;
2408 } fail_page_alloc = {
2409         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2410         .ignore_gfp_reclaim = true,
2411         .ignore_gfp_highmem = true,
2412         .min_order = 1,
2413 };
2414
2415 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2416 {
2417         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2418 }
2419 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2420
2421 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2422 {
2423         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2424                 return false;
2425         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2426                 return false;
2427         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2428                 return false;
2429         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2430                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2431                 return false;
2432
2433         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2434 }
2435
2436 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2437
2438 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2439 {
2440         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2441         struct dentry *dir;
2442
2443         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2444                                         &fail_page_alloc.attr);
2445         if (IS_ERR(dir))
2446                 return PTR_ERR(dir);
2447
2448         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2449                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2450                 goto fail;
2451         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2452                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2453                 goto fail;
2454         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2455                                 &fail_page_alloc.min_order))
2456                 goto fail;
2457
2458         return 0;
2459 fail:
2460         debugfs_remove_recursive(dir);
2461
2462         return -ENOMEM;
2463 }
2464
2465 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2466
2467 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2468
2469 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2470
2471 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2472 {
2473         return false;
2474 }
2475
2476 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2477
2478 /*
2479  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2480  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2481  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2482  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2483  */
2484 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2485                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2486                         long free_pages)
2487 {
2488         long min = mark;
2489         int o;
2490         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2491
2492         /* free_pages may go negative - that's OK */
2493         free_pages -= (1 << order) - 1;
2494
2495         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2496                 min -= min / 2;
2497
2498         /*
2499          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2500          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2501          * atomic reserve but it avoids a search.
2502          */
2503         if (likely(!alloc_harder))
2504                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2505         else
2506                 min -= min / 4;
2507
2508 #ifdef CONFIG_CMA
2509         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2510         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2511                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2512 #endif
2513
2514         /*
2515          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2516          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2517          * even if a suitable page happened to be free.
2518          */
2519         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2520                 return false;
2521
2522         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2523         if (!order)
2524                 return true;
2525
2526         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2527         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2528                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2529                 int mt;
2530
2531                 if (!area->nr_free)
2532                         continue;
2533
2534                 if (alloc_harder)
2535                         return true;
2536
2537                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2538                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2539                                 return true;
2540                 }
2541
2542 #ifdef CONFIG_CMA
2543                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2544                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2545                         return true;
2546                 }
2547 #endif
2548         }
2549         return false;
2550 }
2551
2552 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2553                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2554 {
2555         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2556                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2557 }
2558
2559 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2560                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2561 {
2562         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2563
2564         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2565                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2566
2567         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2568                                                                 free_pages);
2569 }
2570
2571 #ifdef CONFIG_NUMA
2572 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2573 {
2574         return local_zone->node == zone->node;
2575 }
2576
2577 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2578 {
2579         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2580                                 RECLAIM_DISTANCE;
2581 }
2582 #else   /* CONFIG_NUMA */
2583 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2584 {
2585         return true;
2586 }
2587
2588 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2589 {
2590         return true;
2591 }
2592 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2593
2594 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2595 {
2596         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2597
2598         do {
2599                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2600                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2601                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2602                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2603         } while (zone++ != preferred_zone);
2604 }
2605
2606 /*
2607  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2608  * a page.
2609  */
2610 static struct page *
2611 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2612                                                 const struct alloc_context *ac)
2613 {
2614         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2615         struct zoneref *z;
2616         struct page *page = NULL;
2617         struct zone *zone;
2618         int nr_fair_skipped = 0;
2619         bool zonelist_rescan;
2620
2621 zonelist_scan:
2622         zonelist_rescan = false;
2623
2624         /*
2625          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2626          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2627          */
2628         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2629                                                                 ac->nodemask) {
2630                 unsigned long mark;
2631
2632                 if (cpusets_enabled() &&
2633                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2634                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2635                                 continue;
2636                 /*
2637                  * Distribute pages in proportion to the individual
2638                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2639                  * page was allocated in should have no effect on the
2640                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2641                  */
2642                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2643                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2644                                 break;
2645                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2646                                 nr_fair_skipped++;
2647                                 continue;
2648                         }
2649                 }
2650                 /*
2651                  * When allocating a page cache page for writing, we
2652                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2653                  * limit, such that no single zone holds more than its
2654                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2655                  * The dirty limits take into account the zone's
2656                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2657                  * should be able to balance it without having to
2658                  * write pages from its LRU list.
2659                  *
2660                  * This may look like it could increase pressure on
2661                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2662                  * before they are full.  But the pages that do spill
2663                  * over are limited as the lower zones are protected
2664                  * by this very same mechanism.  It should not become
2665                  * a practical burden to them.
2666                  *
2667                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2668                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2669                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2670                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2671                  * zones are together not big enough to reach the
2672                  * global limit.  The proper fix for these situations
2673                  * will require awareness of zones in the
2674                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2675                  */
2676                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2677                         continue;
2678
2679                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2680                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2681                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2682                         int ret;
2683
2684                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2685                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2686                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2687                                 goto try_this_zone;
2688
2689                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2690                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2691                                 continue;
2692
2693                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2694                         switch (ret) {
2695                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2696                                 /* did not scan */
2697                                 continue;
2698                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2699                                 /* scanned but unreclaimable */
2700                                 continue;
2701                         default:
2702                                 /* did we reclaim enough */
2703                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2704                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2705                                         goto try_this_zone;
2706
2707                                 continue;
2708                         }
2709                 }
2710
2711 try_this_zone:
2712                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2713                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2714                 if (page) {
2715                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2716                                 goto try_this_zone;
2717
2718                         /*
2719                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2720                          * if the pageblock should be reserved for the future
2721                          */
2722                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2723                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2724
2725                         return page;
2726                 }
2727         }
2728
2729         /*
2730          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2731          * local node.  However, the local node might have free pages left
2732          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2733          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2734          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2735          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2736          */
2737         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2738                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2739                 if (nr_fair_skipped) {
2740                         zonelist_rescan = true;
2741                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2742                 }
2743                 if (nr_online_nodes > 1)
2744                         zonelist_rescan = true;
2745         }
2746
2747         if (zonelist_rescan)
2748                 goto zonelist_scan;
2749
2750         return NULL;
2751 }
2752
2753 /*
2754  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2755  * meminfo in irq context.
2756  */
2757 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2758 {
2759         bool ret = false;
2760
2761 #if NODES_SHIFT > 8
2762         ret = in_interrupt();
2763 #endif
2764         return ret;
2765 }
2766
2767 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2768                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2769                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2770
2771 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2772 {
2773         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2774
2775         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2776             debug_guardpage_minorder() > 0)
2777                 return;
2778
2779         /*
2780          * This documents exceptions given to allocations in certain
2781          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2782          * of allowed nodes.
2783          */
2784         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2785                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2786                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2787                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2788         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2789                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2790
2791         if (fmt) {
2792                 struct va_format vaf;
2793                 va_list args;
2794
2795                 va_start(args, fmt);
2796
2797                 vaf.fmt = fmt;
2798                 vaf.va = &args;
2799
2800                 pr_warn("%pV", &vaf);
2801
2802                 va_end(args);
2803         }
2804
2805         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2806                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2807         dump_stack();
2808         if (!should_suppress_show_mem())
2809                 show_mem(filter);
2810 }
2811
2812 static inline struct page *
2813 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2814         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2815 {
2816         struct oom_control oc = {
2817                 .zonelist = ac->zonelist,
2818                 .nodemask = ac->nodemask,
2819                 .gfp_mask = gfp_mask,
2820                 .order = order,
2821         };
2822         struct page *page;
2823
2824         *did_some_progress = 0;
2825
2826         /*
2827          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2828          * making progress for us.
2829          */
2830         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2831                 *did_some_progress = 1;
2832                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2833                 return NULL;
2834         }
2835
2836         /*
2837          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2838          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2839          * we're still under heavy pressure.
2840          */
2841         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2842                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2843         if (page)
2844                 goto out;
2845
2846         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2847                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2848                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2849                         goto out;
2850                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2851                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2852                         goto out;
2853                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2854                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2855                         goto out;
2856                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2857                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2858                         /*
2859                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2860                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2861                          * keep looping as per tradition.
2862                          */
2863                         *did_some_progress = 1;
2864                         goto out;
2865                 }
2866                 if (pm_suspended_storage())
2867                         goto out;
2868                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2869                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2870                         goto out;
2871         }
2872         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2873         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2874                 *did_some_progress = 1;
2875
2876                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2877                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2878                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2879                         /*
2880                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2881                          * are depleted
2882                          */
2883                         if (!page)
2884                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2885                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2886                 }
2887         }
2888 out:
2889         mutex_unlock(&oom_lock);
2890         return page;
2891 }
2892
2893 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2894 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2895 static struct page *
2896 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2897                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2898                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2899                 bool *deferred_compaction)
2900 {
2901         unsigned long compact_result;
2902         struct page *page;
2903
2904         if (!order)
2905                 return NULL;
2906
2907         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2908         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2909                                                 mode, contended_compaction);
2910         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2911
2912         switch (compact_result) {
2913         case COMPACT_DEFERRED:
2914                 *deferred_compaction = true;
2915                 /* fall-through */
2916         case COMPACT_SKIPPED:
2917                 return NULL;
2918         default:
2919                 break;
2920         }
2921
2922         /*
2923          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2924          * count a compaction stall
2925          */
2926         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2927
2928         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2929                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2930
2931         if (page) {
2932                 struct zone *zone = page_zone(page);
2933
2934                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2935                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2936                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2937                 return page;
2938         }
2939
2940         /*
2941          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2942          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2943          */
2944         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2945
2946         cond_resched();
2947
2948         return NULL;
2949 }
2950 #else
2951 static inline struct page *
2952 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2953                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2954                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2955                 bool *deferred_compaction)
2956 {
2957         return NULL;
2958 }
2959 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2960
2961 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2962 static int
2963 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2964                                         const struct alloc_context *ac)
2965 {
2966         struct reclaim_state reclaim_state;
2967         int progress;
2968
2969         cond_resched();
2970
2971         /* We now go into synchronous reclaim */
2972         cpuset_memory_pressure_bump();
2973         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2974         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2975         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2976         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2977
2978         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2979                                                                 ac->nodemask);
2980
2981         current->reclaim_state = NULL;
2982         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2983         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2984
2985         cond_resched();
2986
2987         return progress;
2988 }
2989
2990 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2991 static inline struct page *
2992 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2993                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2994                 unsigned long *did_some_progress)
2995 {
2996         struct page *page = NULL;
2997         bool drained = false;
2998
2999         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3000         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3001                 return NULL;
3002
3003 retry:
3004         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3005                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3006
3007         /*
3008          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3009          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3010          * Shrink them them and try again
3011          */
3012         if (!page && !drained) {
3013                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3014                 drain_all_pages(NULL);
3015                 drained = true;
3016                 goto retry;
3017         }
3018
3019         return page;
3020 }
3021
3022 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3023 {
3024         struct zoneref *z;
3025         struct zone *zone;
3026
3027         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3028                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3029                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
3030 }
3031
3032 static inline int
3033 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3034 {
3035         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3036
3037         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3038         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3039
3040         /*
3041          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3042          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3043          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3044          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3045          */
3046         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3047
3048         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3049                 /*
3050                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3051                  * if it can't schedule.
3052                  */
3053                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3054                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3055                 /*
3056                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3057                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3058                  */
3059                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3060         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3061                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3062
3063         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3064                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3065                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3066                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3067                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3068                 else if (!in_interrupt() &&
3069                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3070                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3071                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3072         }
3073 #ifdef CONFIG_CMA
3074         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3075                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3076 #endif
3077         return alloc_flags;
3078 }
3079
3080 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3081 {
3082         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3083 }
3084
3085 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3086 {
3087         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3088 }
3089
3090 static inline struct page *
3091 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3092                                                 struct alloc_context *ac)
3093 {
3094         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3095         struct page *page = NULL;
3096         int alloc_flags;
3097         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3098         unsigned long did_some_progress;
3099         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3100         bool deferred_compaction = false;
3101         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3102
3103         /*
3104          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3105          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3106          * be using allocators in order of preference for an area that is
3107          * too large.
3108          */
3109         if (order >= MAX_ORDER) {
3110                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3111                 return NULL;
3112         }
3113
3114         /*
3115          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3116          * callers that are not in atomic context.
3117          */
3118         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3119                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3120                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3121
3122         /*
3123          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3124          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3125          * speculative node-specific allocation.
3126          */
3127         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3128                 goto nopage;
3129
3130 retry:
3131         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3132                 wake_all_kswapds(order, ac);
3133
3134         /*
3135          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3136          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3137          * to how we want to proceed.
3138          */
3139         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3140
3141         /*
3142          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3143          * cpusets.
3144          */
3145         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3146                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3147                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3148                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3149                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3150         }
3151
3152         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3153         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3154                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3155         if (page)
3156                 goto got_pg;
3157
3158         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3159         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3160                 /*
3161                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3162                  * the allocation is high priority and these type of
3163                  * allocations are system rather than user orientated
3164                  */
3165                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3166                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3167                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3168                 if (page)
3169                         goto got_pg;
3170         }
3171
3172         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3173         if (!can_direct_reclaim) {
3174                 /*
3175                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3176                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3177                  * to fail.
3178                  */
3179                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3180                 goto nopage;
3181         }
3182
3183         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3184         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3185                 /*
3186                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3187                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3188                  * for somebody to do a work for us.
3189                  */
3190                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3191                         cond_resched();
3192                         goto retry;
3193                 }
3194                 goto nopage;
3195         }
3196
3197         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3198         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3199                 goto nopage;
3200
3201         /*
3202          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3203          * attempts after direct reclaim are synchronous
3204          */
3205         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3206                                         migration_mode,
3207                                         &contended_compaction,
3208                                         &deferred_compaction);
3209         if (page)
3210                 goto got_pg;
3211
3212         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3213         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3214                 /*
3215                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3216                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3217                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3218                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3219                  * instead of entering direct reclaim.
3220                  */
3221                 if (deferred_compaction)
3222                         goto nopage;
3223
3224                 /*
3225                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3226                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3227                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3228                  * so we fallback to base pages instead.
3229                  */
3230                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3231                         goto nopage;
3232
3233                 /*
3234                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3235                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3236                  * khugepaged trying to collapse.
3237                  */
3238                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3239                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3240                         goto nopage;
3241         }
3242
3243         /*
3244          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3245          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3246          * khugepaged trying to collapse.
3247          */
3248         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3249                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3250
3251         /* Try direct reclaim and then allocating */
3252         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3253                                                         &did_some_progress);
3254         if (page)
3255                 goto got_pg;
3256
3257         /* Do not loop if specifically requested */
3258         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3259                 goto noretry;
3260
3261         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3262         pages_reclaimed += did_some_progress;
3263         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3264             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3265                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3266                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3267                 goto retry;
3268         }
3269
3270         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3271         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3272         if (page)
3273                 goto got_pg;
3274
3275         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3276         if (did_some_progress)
3277                 goto retry;
3278
3279 noretry:
3280         /*
3281          * High-order allocations do not necessarily loop after
3282          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3283          * being called after reclaim so call directly if necessary
3284          */
3285         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3286                                             ac, migration_mode,
3287                                             &contended_compaction,
3288                                             &deferred_compaction);
3289         if (page)
3290                 goto got_pg;
3291 nopage:
3292         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3293 got_pg:
3294         return page;
3295 }
3296
3297 /*
3298  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3299  */
3300 struct page *
3301 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3302                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3303 {
3304         struct zoneref *preferred_zoneref;
3305         struct page *page = NULL;
3306         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3307         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3308         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3309         struct alloc_context ac = {
3310                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3311                 .nodemask = nodemask,
3312                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3313         };
3314
3315         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3316
3317         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3318
3319         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3320
3321         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3322                 return NULL;
3323
3324         /*
3325          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3326          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3327          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3328          */
3329         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3330                 return NULL;
3331
3332         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3333                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3334
3335 retry_cpuset:
3336         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3337
3338         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3339         ac.zonelist = zonelist;
3340
3341         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3342         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3343
3344         /* The preferred zone is used for statistics later */
3345         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3346                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3347                                 &ac.preferred_zone);
3348         if (!ac.preferred_zone)
3349                 goto out;
3350         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3351
3352         /* First allocation attempt */
3353         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3354         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3355         if (unlikely(!page)) {
3356                 /*
3357                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3358                  * can deadlock because I/O on the device might not
3359                  * complete.
3360                  */
3361                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3362                 ac.spread_dirty_pages = false;
3363
3364                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3365         }
3366
3367         if (kmemcheck_enabled && page)
3368                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3369
3370         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3371
3372 out:
3373         /*
3374          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3375          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3376          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3377          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3378          */
3379         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3380                 goto retry_cpuset;
3381
3382         return page;
3383 }
3384 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3385
3386 /*
3387  * Common helper functions.
3388  */
3389 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3390 {
3391         struct page *page;
3392
3393         /*
3394          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3395          * a highmem page
3396          */
3397         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3398
3399         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3400         if (!page)
3401                 return 0;
3402         return (unsigned long) page_address(page);
3403 }
3404 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3405
3406 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3407 {
3408         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3409 }
3410 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3411
3412 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3413 {
3414         if (put_page_testzero(page)) {
3415                 if (order == 0)
3416                         free_hot_cold_page(page, false);
3417                 else
3418                         __free_pages_ok(page, order);
3419         }
3420 }
3421
3422 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3423
3424 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3425 {
3426         if (addr != 0) {
3427                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3428                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3429         }
3430 }
3431
3432 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3433
3434 /*
3435  * Page Fragment:
3436  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3437  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3438  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3439  *
3440  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3441  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3442  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3443  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3444  */
3445 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3446                                        gfp_t gfp_mask)
3447 {
3448         struct page *page = NULL;
3449         gfp_t gfp = gfp_mask;
3450
3451 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3452         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3453                     __GFP_NOMEMALLOC;
3454         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3455                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3456         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3457 #endif
3458         if (unlikely(!page))
3459                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3460
3461         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3462
3463         return page;
3464 }
3465
3466 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3467                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3468 {
3469         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3470         struct page *page;
3471         int offset;
3472
3473         if (unlikely(!nc->va)) {
3474 refill:
3475                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3476                 if (!page)
3477                         return NULL;
3478
3479 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3480                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3481                 size = nc->size;
3482 #endif
3483                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3484                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3485                  */
3486                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3487
3488                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3489                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3490                 nc->pagecnt_bias = size;
3491                 nc->offset = size;
3492         }
3493
3494         offset = nc->offset - fragsz;
3495         if (unlikely(offset < 0)) {
3496                 page = virt_to_page(nc->va);
3497
3498                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3499                         goto refill;
3500
3501 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3502                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3503                 size = nc->size;
3504 #endif
3505                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3506                 atomic_set(&page->_count, size);
3507
3508                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3509                 nc->pagecnt_bias = size;
3510                 offset = size - fragsz;
3511         }
3512
3513         nc->pagecnt_bias--;
3514         nc->offset = offset;
3515
3516         return nc->va + offset;
3517 }
3518 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3519
3520 /*
3521  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3522  */
3523 void __free_page_frag(void *addr)
3524 {
3525         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3526
3527         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3528                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3529 }
3530 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3531
3532 /*
3533  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3534  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3535  * equivalent to alloc_pages.
3536  *
3537  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3538  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3539  */
3540 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3541 {
3542         struct page *page;
3543
3544         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3545         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3546                 __free_pages(page, order);
3547                 page = NULL;
3548         }
3549         return page;
3550 }
3551
3552 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3553 {
3554         struct page *page;
3555
3556         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3557         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3558                 __free_pages(page, order);
3559                 page = NULL;
3560         }
3561         return page;
3562 }
3563
3564 /*
3565  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3566  * alloc_kmem_pages.
3567  */
3568 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3569 {
3570         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3571         __free_pages(page, order);
3572 }
3573
3574 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3575 {
3576         if (addr != 0) {
3577                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3578                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3579         }
3580 }
3581
3582 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3583                 size_t size)
3584 {
3585         if (addr) {
3586                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3587                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3588
3589                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3590                 while (used < alloc_end) {
3591                         free_page(used);
3592                         used += PAGE_SIZE;
3593                 }
3594         }
3595         return (void *)addr;
3596 }
3597
3598 /**
3599  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3600  * @size: the number of bytes to allocate
3601  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3602  *
3603  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3604  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3605  * allocate memory in power-of-two pages.
3606  *
3607  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3608  *
3609  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3610  */
3611 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3612 {
3613         unsigned int order = get_order(size);
3614         unsigned long addr;
3615
3616         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3617         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3618 }
3619 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3620
3621 /**
3622  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3623  *                         pages on a node.
3624  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3625  * @size: the number of bytes to allocate
3626  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3627  *
3628  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3629  * back.
3630  */
3631 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3632 {
3633         unsigned int order = get_order(size);
3634         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3635         if (!p)
3636                 return NULL;
3637         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3638 }
3639
3640 /**
3641  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3642  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3643  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3644  *
3645  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3646  */
3647 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3648 {
3649         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3650         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3651
3652         while (addr < end) {
3653                 free_page(addr);
3654                 addr += PAGE_SIZE;
3655         }
3656 }
3657 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3658
3659 /**
3660  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3661  * @offset: The zone index of the highest zone
3662  *
3663  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3664  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3665  * zone, the number of pages is calculated as:
3666  *     managed_pages - high_pages
3667  */
3668 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3669 {
3670         struct zoneref *z;
3671         struct zone *zone;
3672
3673         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3674         unsigned long sum = 0;
3675
3676         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3677
3678         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3679                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3680                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3681                 if (size > high)
3682                         sum += size - high;
3683         }
3684
3685         return sum;
3686 }
3687
3688 /**
3689  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3690  *
3691  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3692  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3693  */
3694 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3695 {
3696         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3697 }
3698 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3699
3700 /**
3701  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3702  *
3703  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3704  * high watermark within all zones.
3705  */
3706 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3707 {
3708         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3709 }
3710
3711 static inline void show_node(struct zone *zone)
3712 {
3713         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3714                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3715 }
3716
3717 long si_mem_available(void)
3718 {
3719         long available;
3720         unsigned long pagecache;
3721         unsigned long wmark_low = 0;
3722         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
3723         struct zone *zone;
3724         int lru;
3725
3726         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
3727                 pages[lru] = global_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
3728
3729         for_each_zone(zone)
3730                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
3731
3732         /*
3733          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
3734          * without causing swapping.
3735          */
3736         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
3737
3738         /*
3739          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
3740          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
3741          * low watermark worth of cache, needs to stay.
3742          */
3743         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
3744         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
3745         available += pagecache;
3746
3747         /*
3748          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
3749          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
3750          */
3751         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
3752                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
3753
3754         if (available < 0)
3755                 available = 0;
3756         return available;
3757 }
3758 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
3759
3760 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3761 {
3762         val->totalram = totalram_pages;
3763         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3764         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3765         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3766         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3767         val->freehigh = nr_free_highpages();
3768         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3769 }
3770
3771 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3772
3773 #ifdef CONFIG_NUMA
3774 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3775 {
3776         int zone_type;          /* needs to be signed */
3777         unsigned long managed_pages = 0;
3778         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3779
3780         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3781                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3782         val->totalram = managed_pages;
3783         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3784         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3785 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3786         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3787         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3788                         NR_FREE_PAGES);
3789 #else
3790         val->totalhigh = 0;
3791         val->freehigh = 0;
3792 #endif
3793         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3794 }
3795 #endif
3796
3797 /*
3798  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3799  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3800  */
3801 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3802 {
3803         bool ret = false;
3804         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3805
3806         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3807                 goto out;
3808
3809         do {
3810                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3811                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3812         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3813 out:
3814         return ret;
3815 }
3816
3817 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3818
3819 static void show_migration_types(unsigned char type)
3820 {
3821         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3822                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3823                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3824                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3825                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3826 #ifdef CONFIG_CMA
3827                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3828 #endif
3829 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3830                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3831 #endif
3832         };
3833         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3834         char *p = tmp;
3835         int i;
3836
3837         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3838                 if (type & (1 << i))
3839                         *p++ = types[i];
3840         }
3841
3842         *p = '\0';
3843         printk("(%s) ", tmp);
3844 }
3845
3846 /*
3847  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3848  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3849  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3850  *
3851  * Bits in @filter:
3852  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3853  *   cpuset.
3854  */
3855 void show_free_areas(unsigned int filter)
3856 {
3857         unsigned long free_pcp = 0;
3858         int cpu;
3859         struct zone *zone;
3860
3861         for_each_populated_zone(zone) {
3862                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3863                         continue;
3864
3865                 for_each_online_cpu(cpu)
3866                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3867         }
3868
3869         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3870                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3871                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3872                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3873                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3874                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3875                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3876                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3877                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3878                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3879                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3880                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3881                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3882                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3883                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3884                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3885                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3886                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3887                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3888                 global_page_state(NR_SHMEM),
3889                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3890                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3891                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3892                 free_pcp,
3893                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3894
3895         for_each_populated_zone(zone) {
3896                 int i;
3897
3898                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3899                         continue;
3900
3901                 free_pcp = 0;
3902                 for_each_online_cpu(cpu)
3903                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3904
3905                 show_node(zone);
3906                 printk("%s"
3907                         " free:%lukB"
3908                         " min:%lukB"
3909                         " low:%lukB"
3910                         " high:%lukB"
3911                         " active_anon:%lukB"
3912                         " inactive_anon:%lukB"
3913                         " active_file:%lukB"
3914                         " inactive_file:%lukB"
3915                         " unevictable:%lukB"
3916                         " isolated(anon):%lukB"
3917                         " isolated(file):%lukB"
3918                         " present:%lukB"
3919                         " managed:%lukB"
3920                         " mlocked:%lukB"
3921                         " dirty:%lukB"
3922                         " writeback:%lukB"
3923                         " mapped:%lukB"
3924                         " shmem:%lukB"
3925                         " slab_reclaimable:%lukB"
3926                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3927                         " kernel_stack:%lukB"
3928                         " pagetables:%lukB"
3929                         " unstable:%lukB"
3930                         " bounce:%lukB"
3931                         " free_pcp:%lukB"
3932                         " local_pcp:%ukB"
3933                         " free_cma:%lukB"
3934                         " writeback_tmp:%lukB"
3935                         " pages_scanned:%lu"
3936                         " all_unreclaimable? %s"
3937                         "\n",
3938                         zone->name,
3939                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3940                         K(min_wmark_pages(zone)),
3941                         K(low_wmark_pages(zone)),
3942                         K(high_wmark_pages(zone)),
3943                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3944                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3945                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3946                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3947                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3948                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3949                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3950                         K(zone->present_pages),
3951                         K(zone->managed_pages),
3952                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3953                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3954                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3955                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3956                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3957                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3958                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3959                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3960                                 THREAD_SIZE / 1024,
3961                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3962                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3963                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3964                         K(free_pcp),
3965                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3966                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3967                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3968                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3969                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3970                         );
3971                 printk("lowmem_reserve[]:");
3972                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3973                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3974                 printk("\n");
3975         }
3976
3977         for_each_populated_zone(zone) {
3978                 unsigned int order;
3979                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3980                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3981
3982                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3983                         continue;
3984                 show_node(zone);
3985                 printk("%s: ", zone->name);
3986
3987                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3988                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3989                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3990                         int type;
3991
3992                         nr[order] = area->nr_free;
3993                         total += nr[order] << order;
3994
3995                         types[order] = 0;
3996                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3997                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3998                                         types[order] |= 1 << type;
3999                         }
4000                 }
4001                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4002                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4003                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4004                         if (nr[order])
4005                                 show_migration_types(types[order]);
4006                 }
4007                 printk("= %lukB\n", K(total));
4008         }
4009
4010         hugetlb_show_meminfo();
4011
4012         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
4013
4014         show_swap_cache_info();
4015 }
4016
4017 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4018 {
4019         zoneref->zone = zone;
4020         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4021 }
4022
4023 /*
4024  * Builds allocation fallback zone lists.
4025  *
4026  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4027  */
4028 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4029                                 int nr_zones)
4030 {
4031         struct zone *zone;
4032         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4033
4034         do {
4035                 zone_type--;
4036                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4037                 if (populated_zone(zone)) {
4038                         zoneref_set_zone(zone,
4039                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4040                         check_highest_zone(zone_type);
4041                 }
4042         } while (zone_type);
4043
4044         return nr_zones;
4045 }
4046
4047
4048 /*
4049  *  zonelist_order:
4050  *  0 = automatic detection of better ordering.
4051  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4052  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4053  *
4054  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4055  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4056  */
4057 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4058 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4059 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4060
4061 /* zonelist order in the kernel.
4062  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4063  */
4064 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4065 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4066
4067
4068 #ifdef CONFIG_NUMA
4069 /* The value user specified ....changed by config */
4070 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4071 /* string for sysctl */
4072 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4073 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4074
4075 /*
4076  * interface for configure zonelist ordering.
4077  * command line option "numa_zonelist_order"
4078  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4079  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4080  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4081  */
4082
4083 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4084 {
4085         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4086                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4087         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4088                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4089         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4090                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4091         } else {
4092                 printk(KERN_WARNING
4093                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
4094                         "%s\n", s);
4095                 return -EINVAL;
4096         }
4097         return 0;
4098 }
4099
4100 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4101 {
4102         int ret;
4103
4104         if (!s)
4105                 return 0;
4106
4107         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4108         if (ret == 0)
4109                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4110
4111         return ret;
4112 }
4113 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4114
4115 /*
4116  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4117  */
4118 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4119                 void __user *buffer, size_t *length,
4120                 loff_t *ppos)
4121 {
4122         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4123         int ret;
4124         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4125
4126         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4127         if (write) {
4128                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4129                         ret = -EINVAL;
4130                         goto out;
4131                 }
4132                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4133         }
4134         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4135         if (ret)
4136                 goto out;
4137         if (write) {
4138                 int oldval = user_zonelist_order;
4139
4140                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4141                 if (ret) {
4142                         /*
4143                          * bogus value.  restore saved string
4144                          */
4145                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4146                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4147                         user_zonelist_order = oldval;
4148                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4149                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4150                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4151                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4152                 }
4153         }
4154 out:
4155         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4156         return ret;
4157 }
4158
4159
4160 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4161 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4162
4163 /**
4164  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4165  * @node: node whose fallback list we're appending
4166  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4167  *
4168  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4169  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4170  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4171  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4172  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4173  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4174  * on them otherwise.
4175  * It returns -1 if no node is found.
4176  */
4177 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4178 {
4179         int n, val;
4180         int min_val = INT_MAX;
4181         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4182         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4183
4184         /* Use the local node if we haven't already */
4185         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4186                 node_set(node, *used_node_mask);
4187                 return node;
4188         }
4189
4190         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4191
4192                 /* Don't want a node to appear more than once */
4193                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4194                         continue;
4195
4196                 /* Use the distance array to find the distance */
4197                 val = node_distance(node, n);
4198
4199                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4200                 val += (n < node);
4201
4202                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4203                 tmp = cpumask_of_node(n);
4204                 if (!cpumask_empty(tmp))
4205                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4206
4207                 /* Slight preference for less loaded node */
4208                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4209                 val += node_load[n];
4210
4211                 if (val < min_val) {
4212                         min_val = val;
4213                         best_node = n;
4214                 }
4215         }
4216
4217         if (best_node >= 0)
4218                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4219
4220         return best_node;
4221 }
4222
4223
4224 /*
4225  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4226  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4227  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4228  */
4229 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4230 {
4231         int j;
4232         struct zonelist *zonelist;
4233
4234         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4235         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4236                 ;
4237         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4238         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4239         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4240 }
4241
4242 /*
4243  * Build gfp_thisnode zonelists
4244  */
4245 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4246 {
4247         int j;
4248         struct zonelist *zonelist;
4249
4250         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4251         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4252         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4253         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4254 }
4255
4256 /*
4257  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4258  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4259  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4260  * may still exist in local DMA zone.
4261  */
4262 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4263
4264 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4265 {
4266         int pos, j, node;
4267         int zone_type;          /* needs to be signed */
4268         struct zone *z;
4269         struct zonelist *zonelist;
4270
4271         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4272         pos = 0;
4273         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4274                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4275                         node = node_order[j];
4276                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4277                         if (populated_zone(z)) {
4278                                 zoneref_set_zone(z,
4279                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4280                                 check_highest_zone(zone_type);
4281                         }
4282                 }
4283         }
4284         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4285         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4286 }
4287
4288 #if defined(CONFIG_64BIT)
4289 /*
4290  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4291  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4292  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4293  */
4294 static int default_zonelist_order(void)
4295 {
4296         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4297 }
4298 #else
4299 /*
4300  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4301  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4302  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4303  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4304  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4305  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4306  */
4307 static int default_zonelist_order(void)
4308 {
4309         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4310 }
4311 #endif /* CONFIG_64BIT */
4312
4313 static void set_zonelist_order(void)
4314 {
4315         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4316                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4317         else
4318                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4319 }
4320
4321 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4322 {
4323         int i, node, load;
4324         nodemask_t used_mask;
4325         int local_node, prev_node;
4326         struct zonelist *zonelist;
4327         unsigned int order = current_zonelist_order;
4328
4329         /* initialize zonelists */
4330         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4331                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4332                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4333                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4334         }
4335
4336         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4337         local_node = pgdat->node_id;
4338         load = nr_online_nodes;
4339         prev_node = local_node;
4340         nodes_clear(used_mask);
4341
4342         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4343         i = 0;
4344
4345         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4346                 /*
4347                  * We don't want to pressure a particular node.
4348                  * So adding penalty to the first node in same
4349                  * distance group to make it round-robin.
4350                  */
4351                 if (node_distance(local_node, node) !=
4352                     node_distance(local_node, prev_node))
4353                         node_load[node] = load;
4354
4355                 prev_node = node;
4356                 load--;
4357                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4358                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4359                 else
4360                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4361         }
4362
4363         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4364                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4365                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4366         }
4367
4368         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4369 }
4370
4371 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4372 /*
4373  * Return node id of node used for "local" allocations.
4374  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4375  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4376  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4377  */
4378 int local_memory_node(int node)
4379 {
4380         struct zone *zone;
4381
4382         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4383                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4384                                    NULL,
4385                                    &zone);
4386         return zone->node;
4387 }
4388 #endif
4389
4390 #else   /* CONFIG_NUMA */
4391
4392 static void set_zonelist_order(void)
4393 {
4394         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4395 }
4396
4397 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4398 {
4399         int node, local_node;
4400         enum zone_type j;
4401         struct zonelist *zonelist;
4402
4403         local_node = pgdat->node_id;
4404
4405         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4406         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4407
4408         /*
4409          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4410          * of all the other nodes.
4411          * We don't want to pressure a particular node, so when
4412          * building the zones for node N, we make sure that the
4413          * zones coming right after the local ones are those from
4414          * node N+1 (modulo N)
4415          */
4416         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4417                 if (!node_online(node))
4418                         continue;
4419                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4420         }
4421         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4422                 if (!node_online(node))
4423                         continue;
4424                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4425         }
4426
4427         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4428         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4429 }
4430
4431 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4432
4433 /*
4434  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4435  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4436  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4437  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4438  * with interrupts disabled.
4439  *
4440  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4441  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4442  * hotplugged processors.
4443  *
4444  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4445  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4446  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4447  */
4448 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4449 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4450 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4451
4452 /*
4453  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4454  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4455  */
4456 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4457
4458 /* return values int ....just for stop_machine() */
4459 static int __build_all_zonelists(void *data)
4460 {
4461         int nid;
4462         int cpu;
4463         pg_data_t *self = data;
4464
4465 #ifdef CONFIG_NUMA
4466         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4467 #endif
4468
4469         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4470                 build_zonelists(self);
4471         }
4472
4473         for_each_online_node(nid) {
4474                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4475
4476                 build_zonelists(pgdat);
4477         }
4478
4479         /*
4480          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4481          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4482          * each zone will be allocated later when the per cpu
4483          * allocator is available.
4484          *
4485          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4486          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4487          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4488          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4489          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4490          * (a chicken-egg dilemma).
4491          */
4492         for_each_possible_cpu(cpu) {
4493                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4494
4495 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4496                 /*
4497                  * We now know the "local memory node" for each node--
4498                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4499                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4500                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4501                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4502                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4503                  */
4504                 if (cpu_online(cpu))
4505                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4506 #endif
4507         }
4508
4509         return 0;
4510 }
4511
4512 static noinline void __init
4513 build_all_zonelists_init(void)
4514 {
4515         __build_all_zonelists(NULL);
4516         mminit_verify_zonelist();
4517         cpuset_init_current_mems_allowed();
4518 }
4519
4520 /*
4521  * Called with zonelists_mutex held always
4522  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4523  *
4524  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4525  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4526  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4527  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4528  */
4529 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4530 {
4531         set_zonelist_order();
4532
4533         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4534                 build_all_zonelists_init();
4535         } else {
4536 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4537                 if (zone)
4538                         setup_zone_pageset(zone);
4539 #endif
4540                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4541                    of zonelist */
4542                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4543                 /* cpuset refresh routine should be here */
4544         }
4545         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4546         /*
4547          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4548          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4549          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4550          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4551          * disabled and enable it later
4552          */
4553         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4554                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4555         else
4556                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4557
4558         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4559                 "Total pages: %ld\n",
4560                         nr_online_nodes,
4561                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4562                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4563                         vm_total_pages);
4564 #ifdef CONFIG_NUMA
4565         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4566 #endif
4567 }
4568
4569 /*
4570  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4571  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4572  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4573  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4574  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4575  * conservative, even though it seems large.
4576  *
4577  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4578  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4579  */
4580 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4581
4582 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4583 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4584 {
4585         unsigned long size = 1;
4586
4587         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4588
4589         while (size < pages)
4590                 size <<= 1;
4591
4592         /*
4593          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4594          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4595          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4596          */
4597         size = min(size, 4096UL);
4598
4599         return max(size, 4UL);
4600 }
4601 #else
4602 /*
4603  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4604  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4605  *
4606  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4607  *
4608  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4609  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4610  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4611  *
4612  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4613  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4614  *
4615  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4616  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4617  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4618  */
4619 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4620 {
4621         return 4096UL;
4622 }
4623 #endif
4624
4625 /*
4626  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4627  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4628  * hash function before the remainder is taken.
4629  */
4630 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4631 {
4632         return ffz(~size);
4633 }
4634
4635 /*
4636  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4637  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4638  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4639  */
4640 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4641                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4642 {
4643         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4644         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4645         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4646         unsigned long pfn;
4647         unsigned long nr_initialised = 0;
4648 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4649         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4650 #endif
4651
4652         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4653                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4654
4655         /*
4656          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4657          * memory
4658          */
4659         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4660                 start_pfn += altmap->reserve;
4661
4662         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4663                 /*
4664                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4665                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4666                  */
4667                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4668                         goto not_early;
4669
4670                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4671                         continue;
4672                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4673                         continue;
4674                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4675                         break;
4676
4677 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4678                 /*
4679                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4680                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4681                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4682                  */
4683                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4684                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4685                                 continue;
4686
4687                 /*
4688                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4689                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4690                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4691                  */
4692                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4693                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4694                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4695                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4696                                                 break;
4697                                 r = tmp;
4698                         }
4699                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4700                             memblock_is_mirror(r)) {
4701                                 /* already initialized as NORMAL */
4702                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4703                                 continue;
4704                         }
4705                 }
4706 #endif
4707
4708 not_early:
4709                 /*
4710                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4711                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4712                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4713                  * the address space during boot when many long-lived
4714                  * kernel allocations are made.
4715                  *
4716                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4717                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4718                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4719                  * pfn out of zone.
4720                  */
4721                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4722                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4723
4724                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4725                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4726                 } else {
4727                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4728                 }
4729         }
4730 }
4731
4732 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4733 {
4734         unsigned int order, t;
4735         for_each_migratetype_order(order, t) {
4736                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4737                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4738         }
4739 }
4740
4741 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4742 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4743         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4744 #endif
4745
4746 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4747 {
4748 #ifdef CONFIG_MMU
4749         int batch;
4750
4751         /*
4752          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4753          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4754          *
4755          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4756          */
4757         batch = zone->managed_pages / 1024;
4758         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4759                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4760         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4761         if (batch < 1)
4762                 batch = 1;
4763
4764         /*
4765          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4766          * of 2 value was found to be more likely to have
4767          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4768          *
4769          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4770          * batches of pages, one task can end up with a lot
4771          * of pages of one half of the possible page colors
4772          * and the other with pages of the other colors.
4773          */
4774         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4775
4776         return batch;
4777
4778 #else
4779         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4780          * conditions.
4781          *
4782          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4783          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4784          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4785          *
4786          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4787          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4788          * can be a significant delay between the individual batches being
4789          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4790          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4791          */
4792         return 0;
4793 #endif
4794 }
4795
4796 /*
4797  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4798  * ->batch must never be higher then ->high.
4799  * The following function updates them in a safe manner without read side
4800  * locking.
4801  *
4802  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4803  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4804  *
4805  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4806  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4807  * exist).
4808  */
4809 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4810                 unsigned long batch)
4811 {
4812        /* start with a fail safe value for batch */
4813         pcp->batch = 1;
4814         smp_wmb();
4815
4816        /* Update high, then batch, in order */
4817         pcp->high = high;
4818         smp_wmb();
4819
4820         pcp->batch = batch;
4821 }
4822
4823 /* a companion to pageset_set_high() */
4824 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4825 {
4826         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4827 }
4828
4829 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4830 {
4831         struct per_cpu_pages *pcp;
4832         int migratetype;
4833
4834         memset(p, 0, sizeof(*p));
4835
4836         pcp = &p->pcp;
4837         pcp->count = 0;
4838         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4839                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4840 }
4841
4842 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4843 {
4844         pageset_init(p);
4845         pageset_set_batch(p, batch);
4846 }
4847
4848 /*
4849  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4850  * to the value high for the pageset p.
4851  */
4852 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4853                                 unsigned long high)
4854 {
4855         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4856         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4857                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4858
4859         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4860 }
4861
4862 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4863                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4864 {
4865         if (percpu_pagelist_fraction)
4866                 pageset_set_high(pcp,
4867                         (zone->managed_pages /
4868                                 percpu_pagelist_fraction));
4869         else
4870                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4871 }
4872
4873 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4874 {
4875         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4876
4877         pageset_init(pcp);
4878         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4879 }
4880
4881 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4882 {
4883         int cpu;
4884         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4885         for_each_possible_cpu(cpu)
4886                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4887 }
4888
4889 /*
4890  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4891  * Before this call only boot pagesets were available.
4892  */
4893 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4894 {
4895         struct zone *zone;
4896
4897         for_each_populated_zone(zone)
4898                 setup_zone_pageset(zone);
4899 }
4900
4901 static noinline __init_refok
4902 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4903 {
4904         int i;
4905         size_t alloc_size;
4906
4907         /*
4908          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4909          * per zone.
4910          */
4911         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4912                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4913         zone->wait_table_bits =
4914                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4915         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4916                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4917
4918         if (!slab_is_available()) {
4919                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4920                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4921                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4922         } else {
4923                 /*
4924                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4925                  * via memory hot-add.
4926                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4927                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4928                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4929                  * node itself as well.
4930                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4931                  * necessary.
4932                  */
4933                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4934         }
4935         if (!zone->wait_table)
4936                 return -ENOMEM;
4937
4938         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4939                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4940
4941         return 0;
4942 }
4943
4944 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4945 {
4946         /*
4947          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4948          * relies on the ability of the linker to provide the
4949          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4950          */
4951         zone->pageset = &boot_pageset;
4952
4953         if (populated_zone(zone))
4954                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4955                         zone->name, zone->present_pages,
4956                                          zone_batchsize(zone));
4957 }
4958
4959 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4960                                         unsigned long zone_start_pfn,
4961                                         unsigned long size)
4962 {
4963         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4964         int ret;
4965         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4966         if (ret)
4967                 return ret;
4968         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4969
4970         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4971
4972         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4973                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4974                         pgdat->node_id,
4975                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4976                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4977
4978         zone_init_free_lists(zone);
4979
4980         return 0;
4981 }
4982
4983 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4984 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4985
4986 /*
4987  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4988  */
4989 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4990                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4991 {
4992         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4993         int nid;
4994
4995         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4996                 return state->last_nid;
4997
4998         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4999         if (nid != -1) {
5000                 state->last_start = start_pfn;
5001                 state->last_end = end_pfn;
5002                 state->last_nid = nid;
5003         }
5004
5005         return nid;
5006 }
5007 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5008
5009 /**
5010  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5011  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5012  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5013  *
5014  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5015  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5016  * memblock_free_early_nid() manually.
5017  */
5018 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5019 {
5020         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5021         int i, this_nid;
5022
5023         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5024                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5025                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5026
5027                 if (start_pfn < end_pfn)
5028                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5029                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5030                                         this_nid);
5031         }
5032 }
5033
5034 /**
5035  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5036  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5037  *
5038  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5039  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5040  */
5041 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5042 {
5043         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5044         int i, this_nid;
5045
5046         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5047                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5048 }
5049
5050 /**
5051  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5052  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5053  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5054  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5055  *
5056  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5057  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5058  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5059  * PFNs will be 0.
5060  */
5061 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5062                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5063 {
5064         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5065         int i;
5066
5067         *start_pfn = -1UL;
5068         *end_pfn = 0;
5069
5070         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5071                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5072                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5073         }
5074
5075         if (*start_pfn == -1UL)
5076                 *start_pfn = 0;
5077 }
5078
5079 /*
5080  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5081  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5082  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5083  */
5084 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5085 {
5086         int zone_index;
5087         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5088                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5089                         continue;
5090
5091                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5092                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5093                         break;
5094         }
5095
5096         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5097         movable_zone = zone_index;
5098 }
5099
5100 /*
5101  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5102  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5103  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5104  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5105  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5106  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5107  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5108  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5109  */
5110 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5111                                         unsigned long zone_type,
5112                                         unsigned long node_start_pfn,
5113                                         unsigned long node_end_pfn,
5114                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5115                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5116 {
5117         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5118         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5119                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5120                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5121                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5122                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5123                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5124
5125                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5126                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5127                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5128         }
5129 }
5130
5131 /*
5132  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5133  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5134  */
5135 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5136                                         unsigned long zone_type,
5137                                         unsigned long node_start_pfn,
5138                                         unsigned long node_end_pfn,
5139                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5140                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5141                                         unsigned long *ignored)
5142 {
5143         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5144         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5145                 return 0;
5146
5147         /* Get the start and end of the zone */
5148         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5149         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5150         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5151                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5152                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5153
5154         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5155         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5156                 return 0;
5157
5158         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5159         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5160         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5161
5162         /* Return the spanned pages */
5163         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5164 }
5165
5166 /*
5167  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5168  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5169  */
5170 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5171                                 unsigned long range_start_pfn,
5172                                 unsigned long range_end_pfn)
5173 {
5174         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5175         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5176         int i;
5177
5178         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5179                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5180                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5181                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5182         }
5183         return nr_absent;
5184 }
5185
5186 /**
5187  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5188  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5189  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5190  *
5191  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5192  */
5193 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5194                                                         unsigned long end_pfn)
5195 {
5196         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5197 }
5198
5199 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5200 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5201                                         unsigned long zone_type,
5202                                         unsigned long node_start_pfn,
5203                                         unsigned long node_end_pfn,
5204                                         unsigned long *ignored)
5205 {
5206         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5207         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5208         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5209         unsigned long nr_absent;
5210
5211         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5212         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5213                 return 0;
5214
5215         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5216         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5217
5218         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5219                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5220                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5221         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5222
5223         /*
5224          * ZONE_MOVABLE handling.
5225          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5226          * and vice versa.
5227          */
5228         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5229                 if (mirrored_kernelcore) {
5230                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5231                         struct memblock_region *r;
5232
5233                         for_each_memblock(memory, r) {
5234                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5235                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5236                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5237                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5238
5239                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5240                                     memblock_is_mirror(r))
5241                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5242
5243                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5244                                     !memblock_is_mirror(r))
5245                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5246                         }
5247                 } else {
5248                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5249                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5250                 }
5251         }
5252
5253         return nr_absent;
5254 }
5255
5256 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5257 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5258                                         unsigned long zone_type,
5259                                         unsigned long node_start_pfn,
5260                                         unsigned long node_end_pfn,
5261                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5262                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5263                                         unsigned long *zones_size)
5264 {
5265         unsigned int zone;
5266
5267         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5268         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5269                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5270
5271         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5272
5273         return zones_size[zone_type];
5274 }
5275
5276 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5277                                                 unsigned long zone_type,
5278                                                 unsigned long node_start_pfn,
5279                                                 unsigned long node_end_pfn,
5280                                                 unsigned long *zholes_size)
5281 {
5282         if (!zholes_size)
5283                 return 0;
5284
5285         return zholes_size[zone_type];
5286 }
5287
5288 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5289
5290 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5291                                                 unsigned long node_start_pfn,
5292                                                 unsigned long node_end_pfn,
5293                                                 unsigned long *zones_size,
5294                                                 unsigned long *zholes_size)
5295 {
5296         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5297         enum zone_type i;
5298
5299         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5300                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5301                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5302                 unsigned long size, real_size;
5303
5304                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5305                                                   node_start_pfn,
5306                                                   node_end_pfn,
5307                                                   &zone_start_pfn,
5308                                                   &zone_end_pfn,
5309                                                   zones_size);
5310                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5311                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5312                                                   zholes_size);
5313                 if (size)
5314                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5315                 else
5316                         zone->zone_start_pfn = 0;
5317                 zone->spanned_pages = size;
5318                 zone->present_pages = real_size;
5319
5320                 totalpages += size;
5321                 realtotalpages += real_size;
5322         }
5323
5324         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5325         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5326         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5327                                                         realtotalpages);
5328 }
5329
5330 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5331 /*
5332  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5333  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5334  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5335  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5336  * bytes.
5337  */
5338 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5339 {
5340         unsigned long usemapsize;
5341
5342         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5343         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5344         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5345         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5346         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5347
5348         return usemapsize / 8;
5349 }
5350
5351 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5352                                 struct zone *zone,
5353                                 unsigned long zone_start_pfn,
5354                                 unsigned long zonesize)
5355 {
5356         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5357         zone->pageblock_flags = NULL;
5358         if (usemapsize)
5359                 zone->pageblock_flags =
5360                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5361                                                          pgdat->node_id);
5362 }
5363 #else
5364 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5365                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5366 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5367
5368 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5369
5370 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5371 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5372 {
5373         unsigned int order;
5374
5375         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5376         if (pageblock_order)
5377                 return;
5378
5379         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5380                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5381         else
5382                 order = MAX_ORDER - 1;
5383
5384         /*
5385          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5386          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5387          * powerpc.
5388          */
5389         pageblock_order = order;
5390 }
5391 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5392
5393 /*
5394  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5395  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5396  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5397  * the kernel config
5398  */
5399 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5400 {
5401 }
5402
5403 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5404
5405 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5406                                                    unsigned long present_pages)
5407 {
5408         unsigned long pages = spanned_pages;
5409
5410         /*
5411          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5412          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5413          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5414          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5415          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5416          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5417          */
5418         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5419             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5420                 pages = present_pages;
5421
5422         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5423 }
5424
5425 /*
5426  * Set up the zone data structures:
5427  *   - mark all pages reserved
5428  *   - mark all memory queues empty
5429  *   - clear the memory bitmaps
5430  *
5431  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5432  */
5433 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5434 {
5435         enum zone_type j;
5436         int nid = pgdat->node_id;
5437         int ret;
5438
5439         pgdat_resize_init(pgdat);
5440 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5441         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5442         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5443         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5444 #endif
5445 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5446         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5447         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5448         pgdat->split_queue_len = 0;
5449 #endif
5450         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5451         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5452 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5453         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5454 #endif
5455         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5456
5457         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5458                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5459                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5460                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5461
5462                 size = zone->spanned_pages;
5463                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5464
5465                 /*
5466                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5467                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5468                  * and per-cpu initialisations
5469                  */
5470                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5471                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5472                         if (freesize >= memmap_pages) {
5473                                 freesize -= memmap_pages;
5474                                 if (memmap_pages)
5475                                         printk(KERN_DEBUG
5476                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5477                                                zone_names[j], memmap_pages);
5478                         } else
5479                                 printk(KERN_WARNING
5480                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5481                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5482                 }
5483
5484                 /* Account for reserved pages */
5485                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5486                         freesize -= dma_reserve;
5487                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5488                                         zone_names[0], dma_reserve);
5489                 }
5490
5491                 if (!is_highmem_idx(j))
5492                         nr_kernel_pages += freesize;
5493                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5494                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5495                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5496                 nr_all_pages += freesize;
5497
5498                 /*
5499                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5500                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5501                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5502                  */
5503                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5504 #ifdef CONFIG_NUMA
5505                 zone->node = nid;
5506                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5507                                                 / 100;
5508                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5509 #endif
5510                 zone->name = zone_names[j];
5511                 spin_lock_init(&zone->lock);
5512                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5513                 zone_seqlock_init(zone);
5514                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5515                 zone_pcp_init(zone);
5516
5517                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5518                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5519
5520                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5521                 if (!size)
5522                         continue;
5523
5524                 set_pageblock_order();
5525                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5526                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5527                 BUG_ON(ret);
5528                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5529         }
5530 }
5531
5532 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5533 {
5534         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5535         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5536
5537         /* Skip empty nodes */
5538         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5539                 return;
5540
5541 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5542         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5543         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5544         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5545         if (!pgdat->node_mem_map) {
5546                 unsigned long size, end;
5547                 struct page *map;
5548
5549                 /*
5550                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5551                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5552                  * for the buddy allocator to function correctly.
5553                  */
5554                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5555                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5556                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5557                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5558                 if (!map)
5559                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5560                                                                pgdat->node_id);
5561                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5562         }
5563 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5564         /*
5565          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5566          */
5567         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5568                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5569 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5570                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5571                         mem_map -= offset;
5572 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5573         }
5574 #endif
5575 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5576 }
5577
5578 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5579                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5580 {
5581         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5582         unsigned long start_pfn = 0;
5583         unsigned long end_pfn = 0;
5584
5585         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5586         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5587
5588         reset_deferred_meminit(pgdat);
5589         pgdat->node_id = nid;
5590         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5591 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5592         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5593         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5594                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5595                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5596 #else
5597         start_pfn = node_start_pfn;
5598 #endif
5599         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5600                                   zones_size, zholes_size);
5601
5602         alloc_node_mem_map(pgdat);
5603 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5604         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5605                 nid, (unsigned long)pgdat,
5606                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5607 #endif
5608
5609         free_area_init_core(pgdat);
5610 }
5611
5612 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5613
5614 #if MAX_NUMNODES > 1
5615 /*
5616  * Figure out the number of possible node ids.
5617  */
5618 void __init setup_nr_node_ids(void)
5619 {
5620         unsigned int highest;
5621
5622         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5623         nr_node_ids = highest + 1;
5624 }
5625 #endif
5626
5627 /**
5628  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5629  *
5630  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5631  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5632  * all the nodes.
5633  *
5634  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5635  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5636  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5637  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5638  *
5639  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5640  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5641  * populated node map.
5642  *
5643  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5644  * requirement (single node).
5645  */
5646 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5647 {
5648         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5649         unsigned long start, end, mask;
5650         int last_nid = -1;
5651         int i, nid;
5652
5653         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5654                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5655                         last_nid = nid;
5656                         last_end = end;
5657                         continue;
5658                 }
5659
5660                 /*
5661                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5662                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5663                  * too coarse to separate the current node from the last.
5664                  */
5665                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5666                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5667                         mask <<= 1;
5668
5669                 /* accumulate all internode masks */
5670                 accl_mask |= mask;
5671         }
5672
5673         /* convert mask to number of pages */
5674         return ~accl_mask + 1;
5675 }
5676
5677 /* Find the lowest pfn for a node */
5678 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5679 {
5680         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5681         unsigned long start_pfn;
5682         int i;
5683
5684         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5685                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5686
5687         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5688                 printk(KERN_WARNING
5689                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5690                 return 0;
5691         }
5692
5693         return min_pfn;
5694 }
5695
5696 /**
5697  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5698  *
5699  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5700  * memblock_set_node().
5701  */
5702 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5703 {
5704         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5705 }
5706
5707 /*
5708  * early_calculate_totalpages()
5709  * Sum pages in active regions for movable zone.
5710  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5711  */
5712 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5713 {
5714         unsigned long totalpages = 0;
5715         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5716         int i, nid;
5717
5718         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5719                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5720
5721                 totalpages += pages;
5722                 if (pages)
5723                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5724         }
5725         return totalpages;
5726 }
5727
5728 /*
5729  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5730  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5731  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5732  * others
5733  */
5734 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5735 {
5736         int i, nid;
5737         unsigned long usable_startpfn;
5738         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5739         /* save the state before borrow the nodemask */
5740         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5741         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5742         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5743         struct memblock_region *r;
5744
5745         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5746         find_usable_zone_for_movable();
5747
5748         /*
5749          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5750          * options.
5751          */
5752         if (movable_node_is_enabled()) {
5753                 for_each_memblock(memory, r) {
5754                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5755                                 continue;
5756
5757                         nid = r->nid;
5758
5759                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5760                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5761                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5762                                 usable_startpfn;
5763                 }
5764
5765                 goto out2;
5766         }
5767
5768         /*
5769          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5770          */
5771         if (mirrored_kernelcore) {
5772                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5773
5774                 for_each_memblock(memory, r) {
5775                         if (memblock_is_mirror(r))
5776                                 continue;
5777
5778                         nid = r->nid;
5779
5780                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5781
5782                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5783                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5784                                 continue;
5785                         }
5786
5787                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5788                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5789                                 usable_startpfn;
5790                 }
5791
5792                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5793                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5794
5795                 goto out2;
5796         }
5797
5798         /*
5799          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5800          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5801          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5802          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5803          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5804          * what movablecore would have allowed.
5805          */
5806         if (required_movablecore) {
5807                 unsigned long corepages;
5808
5809                 /*
5810                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5811                  * was requested by the user
5812                  */
5813                 required_movablecore =
5814                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5815                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5816                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5817
5818                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5819         }
5820
5821         /*
5822          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5823          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5824          */
5825         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5826                 goto out;
5827
5828         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5829         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5830
5831 restart:
5832         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5833         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5834         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5835                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5836
5837                 /*
5838                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5839                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5840                  * amount of memory for the kernel
5841                  */
5842                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5843                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5844
5845                 /*
5846                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5847                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5848                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5849                  */
5850                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5851
5852                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5853                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5854                         unsigned long size_pages;
5855
5856                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5857                         if (start_pfn >= end_pfn)
5858                                 continue;
5859
5860                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5861                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5862                                 unsigned long kernel_pages;
5863                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5864                                                                 - start_pfn;
5865
5866                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5867                                                         kernelcore_remaining);
5868                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5869                                                         required_kernelcore);
5870
5871                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5872                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5873
5874                                         /*
5875                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5876                                          * that if we have to rebalance
5877                                          * kernelcore across nodes, we will
5878                                          * not double account here
5879                                          */
5880                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5881                                         continue;
5882                                 }
5883                                 start_pfn = usable_startpfn;
5884                         }
5885
5886                         /*
5887                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5888                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5889                          * number of pages used as kernelcore
5890                          */
5891                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5892                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5893                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5894                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5895
5896                         /*
5897                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5898                          * break if the kernelcore for this node has been
5899                          * satisfied
5900                          */
5901                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5902                                                                 size_pages);
5903                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5904                         if (!kernelcore_remaining)
5905                                 break;
5906                 }
5907         }
5908
5909         /*
5910          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5911          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5912          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5913          * satisfied
5914          */
5915         usable_nodes--;
5916         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5917                 goto restart;
5918
5919 out2:
5920         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5921         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5922                 zone_movable_pfn[nid] =
5923                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5924
5925 out:
5926         /* restore the node_state */
5927         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5928 }
5929
5930 /* Any regular or high memory on that node ? */
5931 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5932 {
5933         enum zone_type zone_type;
5934
5935         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5936                 return;
5937
5938         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5939                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5940                 if (populated_zone(zone)) {
5941                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5942                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5943                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5944                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5945                         break;
5946                 }
5947         }
5948 }
5949
5950 /**
5951  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5952  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5953  *
5954  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5955  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5956  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5957  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5958  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5959  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5960  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5961  * at arch_max_dma_pfn.
5962  */
5963 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5964 {
5965         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5966         int i, nid;
5967
5968         /* Record where the zone boundaries are */
5969         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5970                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5971         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5972                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5973         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5974         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5975         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5976                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5977                         continue;
5978                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5979                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5980                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5981                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5982         }
5983         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5984         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5985
5986         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5987         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5988         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5989
5990         /* Print out the zone ranges */
5991         pr_info("Zone ranges:\n");
5992         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5993                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5994                         continue;
5995                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5996                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5997                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5998                         pr_cont("empty\n");
5999                 else
6000                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6001                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6002                                         << PAGE_SHIFT,
6003                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6004                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6005         }
6006
6007         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6008         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6009         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6010                 if (zone_movable_pfn[i])
6011                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6012                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6013         }
6014
6015         /* Print out the early node map */
6016         pr_info("Early memory node ranges\n");
6017         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6018                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6019                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6020                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6021
6022         /* Initialise every node */
6023         mminit_verify_pageflags_layout();
6024         setup_nr_node_ids();
6025         for_each_online_node(nid) {
6026                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6027                 free_area_init_node(nid, NULL,
6028                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6029
6030                 /* Any memory on that node */
6031                 if (pgdat->node_present_pages)
6032                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6033                 check_for_memory(pgdat, nid);
6034         }
6035 }
6036
6037 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6038 {
6039         unsigned long long coremem;
6040         if (!p)
6041                 return -EINVAL;
6042
6043         coremem = memparse(p, &p);
6044         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6045
6046         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6047         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6048
6049         return 0;
6050 }
6051
6052 /*
6053  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6054  * cannot be reclaimed or migrated.
6055  */
6056 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6057 {
6058         /* parse kernelcore=mirror */
6059         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6060                 mirrored_kernelcore = true;
6061                 return 0;
6062         }
6063
6064         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6065 }
6066
6067 /*
6068  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6069  * can be reclaimed or migrated.
6070  */
6071 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6072 {
6073         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6074 }
6075
6076 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6077 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6078
6079 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6080
6081 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6082 {
6083         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6084         page_zone(page)->managed_pages += count;
6085         totalram_pages += count;
6086 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6087         if (PageHighMem(page))
6088                 totalhigh_pages += count;
6089 #endif
6090         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6091 }
6092 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6093
6094 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6095 {
6096         void *pos;
6097         unsigned long pages = 0;
6098
6099         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6100         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6101         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6102                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6103                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6104                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6105         }
6106
6107         if (pages && s)
6108                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6109                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6110
6111         return pages;
6112 }
6113 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6114
6115 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6116 void free_highmem_page(struct page *page)
6117 {
6118         __free_reserved_page(page);
6119         totalram_pages++;
6120         page_zone(page)->managed_pages++;
6121         totalhigh_pages++;
6122 }
6123 #endif
6124
6125
6126 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6127 {
6128         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6129         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6130
6131         physpages = get_num_physpages();
6132         codesize = _etext - _stext;
6133         datasize = _edata - _sdata;
6134         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6135         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6136         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6137         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6138
6139         /*
6140          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6141          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6142          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6143          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6144          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6145          */
6146 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6147         do { \
6148                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6149                         size -= adj; \
6150         } while (0)
6151
6152         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6153                      _sinittext, init_code_size);
6154         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6155         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6156         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6157         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6158
6159 #undef  adj_init_size
6160
6161         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6162                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6163                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6164 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6165                ", %luK highmem"
6166 #endif
6167                "%s%s)\n",
6168                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6169                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6170                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6171                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6172                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6173 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6174                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6175 #endif
6176                str ? ", " : "", str ? str : "");
6177 }
6178
6179 /**
6180  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6181  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6182  *
6183  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6184  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6185  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6186  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6187  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6188  * smaller per-cpu batchsize.
6189  */
6190 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6191 {
6192         dma_reserve = new_dma_reserve;
6193 }
6194
6195 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6196 {
6197         free_area_init_node(0, zones_size,
6198                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6199 }
6200
6201 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6202                                  unsigned long action, void *hcpu)
6203 {
6204         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6205
6206         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6207                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6208                 drain_pages(cpu);
6209
6210                 /*
6211                  * Spill the event counters of the dead processor
6212                  * into the current processors event counters.
6213                  * This artificially elevates the count of the current
6214                  * processor.
6215                  */
6216                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6217
6218                 /*
6219                  * Zero the differential counters of the dead processor
6220                  * so that the vm statistics are consistent.
6221                  *
6222                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6223                  * race with what we are doing.
6224                  */
6225                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6226         }
6227         return NOTIFY_OK;
6228 }
6229
6230 void __init page_alloc_init(void)
6231 {
6232         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6233 }
6234
6235 /*
6236  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6237  *      or min_free_kbytes changes.
6238  */
6239 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6240 {
6241         struct pglist_data *pgdat;
6242         unsigned long reserve_pages = 0;
6243         enum zone_type i, j;
6244
6245         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6246                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6247                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6248                         long max = 0;
6249
6250                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6251                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6252                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6253                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6254                         }
6255
6256                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6257                         max += high_wmark_pages(zone);
6258
6259                         if (max > zone->managed_pages)
6260                                 max = zone->managed_pages;
6261
6262                         zone->totalreserve_pages = max;
6263
6264                         reserve_pages += max;
6265                 }
6266         }
6267         totalreserve_pages = reserve_pages;
6268 }
6269
6270 /*
6271  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6272  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6273  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6274  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6275  */
6276 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6277 {
6278         struct pglist_data *pgdat;
6279         enum zone_type j, idx;
6280
6281         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6282                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6283                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6284                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6285
6286                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6287
6288                         idx = j;
6289                         while (idx) {
6290                                 struct zone *lower_zone;
6291
6292                                 idx--;
6293
6294                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6295                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6296
6297                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6298                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6299                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6300                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6301                         }
6302                 }
6303         }
6304
6305         /* update totalreserve_pages */
6306         calculate_totalreserve_pages();
6307 }
6308
6309 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6310 {
6311         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6312         unsigned long lowmem_pages = 0;
6313         struct zone *zone;
6314         unsigned long flags;
6315
6316         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6317         for_each_zone(zone) {
6318                 if (!is_highmem(zone))
6319                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6320         }
6321
6322         for_each_zone(zone) {
6323                 u64 tmp;
6324
6325                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6326                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6327                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6328                 if (is_highmem(zone)) {
6329                         /*
6330                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6331                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6332                          * value here.
6333                          *
6334                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6335                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6336                          * not be capped for highmem.
6337                          */
6338                         unsigned long min_pages;
6339
6340                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6341                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6342                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6343                 } else {
6344                         /*
6345                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6346                          * proportionate to the zone's size.
6347                          */
6348                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6349                 }
6350
6351                 /*
6352                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6353                  * scale factor in proportion to available memory, but
6354                  * ensure a minimum size on small systems.
6355                  */
6356                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6357                             mult_frac(zone->managed_pages,
6358                                       watermark_scale_factor, 10000));
6359
6360                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6361                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6362
6363                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6364                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6365                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6366
6367                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6368         }
6369
6370         /* update totalreserve_pages */
6371         calculate_totalreserve_pages();
6372 }
6373
6374 /**
6375  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6376  * or when memory is hot-{added|removed}
6377  *
6378  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6379  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6380  */
6381 void setup_per_zone_wmarks(void)
6382 {
6383         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6384         __setup_per_zone_wmarks();
6385         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6386 }
6387
6388 /*
6389  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6390  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6391  * to be referenced again before it is swapped out.
6392  *
6393  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6394  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6395  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6396  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6397  *
6398  * total     target    max
6399  * memory    ratio     inactive anon
6400  * -------------------------------------
6401  *   10MB       1         5MB
6402  *  100MB       1        50MB
6403  *    1GB       3       250MB
6404  *   10GB      10       0.9GB
6405  *  100GB      31         3GB
6406  *    1TB     101        10GB
6407  *   10TB     320        32GB
6408  */
6409 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6410 {
6411         unsigned int gb, ratio;
6412
6413         /* Zone size in gigabytes */
6414         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6415         if (gb)
6416                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6417         else
6418                 ratio = 1;
6419
6420         zone->inactive_ratio = ratio;
6421 }
6422
6423 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6424 {
6425         struct zone *zone;
6426
6427         for_each_zone(zone)
6428                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6429 }
6430
6431 /*
6432  * Initialise min_free_kbytes.
6433  *
6434  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6435  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6436  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6437  *
6438  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6439  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6440  *
6441  * which yields
6442  *
6443  * 16MB:        512k
6444  * 32MB:        724k
6445  * 64MB:        1024k
6446  * 128MB:       1448k
6447  * 256MB:       2048k
6448  * 512MB:       2896k
6449  * 1024MB:      4096k
6450  * 2048MB:      5792k
6451  * 4096MB:      8192k
6452  * 8192MB:      11584k
6453  * 16384MB:     16384k
6454  */
6455 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6456 {
6457         unsigned long lowmem_kbytes;
6458         int new_min_free_kbytes;
6459
6460         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6461         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6462
6463         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6464                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6465                 if (min_free_kbytes < 128)
6466                         min_free_kbytes = 128;
6467                 if (min_free_kbytes > 65536)
6468                         min_free_kbytes = 65536;
6469         } else {
6470                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6471                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6472         }
6473         setup_per_zone_wmarks();
6474         refresh_zone_stat_thresholds();
6475         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6476         setup_per_zone_inactive_ratio();
6477         return 0;
6478 }
6479 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6480
6481 /*
6482  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6483  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6484  *      changes.
6485  */
6486 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6487         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6488 {
6489         int rc;
6490
6491         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6492         if (rc)
6493                 return rc;
6494
6495         if (write) {
6496                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6497                 setup_per_zone_wmarks();
6498         }
6499         return 0;
6500 }
6501
6502 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6503         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6504 {
6505         int rc;
6506
6507         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6508         if (rc)
6509                 return rc;
6510
6511         if (write)
6512                 setup_per_zone_wmarks();
6513
6514         return 0;
6515 }
6516
6517 #ifdef CONFIG_NUMA
6518 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6519         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6520 {
6521         struct zone *zone;
6522         int rc;
6523
6524         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6525         if (rc)
6526                 return rc;
6527
6528         for_each_zone(zone)
6529                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6530                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6531         return 0;
6532 }
6533
6534 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6535         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6536 {
6537         struct zone *zone;
6538         int rc;
6539
6540         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6541         if (rc)
6542                 return rc;
6543
6544         for_each_zone(zone)
6545                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6546                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6547         return 0;
6548 }
6549 #endif
6550
6551 /*
6552  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6553  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6554  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6555  *
6556  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6557  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6558  * if in function of the boot time zone sizes.
6559  */
6560 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6561         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6562 {
6563         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6564         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6565         return 0;
6566 }
6567
6568 /*
6569  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6570  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6571  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6572  */
6573 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6574         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6575 {
6576         struct zone *zone;
6577         int old_percpu_pagelist_fraction;
6578         int ret;
6579
6580         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6581         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6582
6583         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6584         if (!write || ret < 0)
6585                 goto out;
6586
6587         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6588         if (percpu_pagelist_fraction &&
6589             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6590                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6591                 ret = -EINVAL;
6592                 goto out;
6593         }
6594
6595         /* No change? */
6596         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6597                 goto out;
6598
6599         for_each_populated_zone(zone) {
6600                 unsigned int cpu;
6601
6602                 for_each_possible_cpu(cpu)
6603                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6604                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6605         }
6606 out:
6607         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6608         return ret;
6609 }
6610
6611 #ifdef CONFIG_NUMA
6612 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6613
6614 static int __init set_hashdist(char *str)
6615 {
6616         if (!str)
6617                 return 0;
6618         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6619         return 1;
6620 }
6621 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6622 #endif
6623
6624 /*
6625  * allocate a large system hash table from bootmem
6626  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6627  *   quantity of entries
6628  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6629  */
6630 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6631                                      unsigned long bucketsize,
6632                                      unsigned long numentries,
6633                                      int scale,
6634                                      int flags,
6635                                      unsigned int *_hash_shift,
6636                                      unsigned int *_hash_mask,
6637                                      unsigned long low_limit,
6638                                      unsigned long high_limit)
6639 {
6640         unsigned long long max = high_limit;
6641         unsigned long log2qty, size;
6642         void *table = NULL;
6643
6644         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6645         if (!numentries) {
6646                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6647                 numentries = nr_kernel_pages;
6648
6649                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6650                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6651                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6652
6653                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6654                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6655                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6656                 else
6657                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6658
6659                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6660                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6661                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6662                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6663                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6664                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6665                                 BUG_ON(!numentries);
6666                         }
6667                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6668                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6669         }
6670         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6671
6672         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6673         if (max == 0) {
6674                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6675                 do_div(max, bucketsize);
6676         }
6677         max = min(max, 0x80000000ULL);
6678
6679         if (numentries < low_limit)
6680                 numentries = low_limit;
6681         if (numentries > max)
6682                 numentries = max;
6683
6684         log2qty = ilog2(numentries);
6685
6686         do {
6687                 size = bucketsize << log2qty;
6688                 if (flags & HASH_EARLY)
6689                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6690                 else if (hashdist)
6691                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6692                 else {
6693                         /*
6694                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6695                          * some pages at the end of hash table which
6696                          * alloc_pages_exact() automatically does
6697                          */
6698                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6699                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6700                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6701                         }
6702                 }
6703         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6704
6705         if (!table)
6706                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6707
6708         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6709                tablename,
6710                (1UL << log2qty),
6711                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6712                size);
6713
6714         if (_hash_shift)
6715                 *_hash_shift = log2qty;
6716         if (_hash_mask)
6717                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6718
6719         return table;
6720 }
6721
6722 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6723 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6724                                                         unsigned long pfn)
6725 {
6726 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6727         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6728 #else
6729         return zone->pageblock_flags;
6730 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6731 }
6732
6733 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6734 {
6735 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6736         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6737         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6738 #else
6739         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6740         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6741 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6742 }
6743
6744 /**
6745  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6746  * @page: The page within the block of interest
6747  * @pfn: The target page frame number
6748  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6749  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6750  *
6751  * Return: pageblock_bits flags
6752  */
6753 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6754                                         unsigned long end_bitidx,
6755                                         unsigned long mask)
6756 {
6757         struct zone *zone;
6758         unsigned long *bitmap;
6759         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6760         unsigned long word;
6761
6762         zone = page_zone(page);
6763         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6764         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6765         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6766         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6767
6768         word = bitmap[word_bitidx];
6769         bitidx += end_bitidx;
6770         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6771 }
6772
6773 /**
6774  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6775  * @page: The page within the block of interest
6776  * @flags: The flags to set
6777  * @pfn: The target page frame number
6778  * @end_bitidx: The last bit of interest
6779  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6780  */
6781 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6782                                         unsigned long pfn,
6783                                         unsigned long end_bitidx,
6784                                         unsigned long mask)
6785 {
6786         struct zone *zone;
6787         unsigned long *bitmap;
6788         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6789         unsigned long old_word, word;
6790
6791         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6792
6793         zone = page_zone(page);
6794         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6795         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6796         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6797         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6798
6799         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6800
6801         bitidx += end_bitidx;
6802         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6803         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6804
6805         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6806         for (;;) {
6807                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6808                 if (word == old_word)
6809                         break;
6810                 word = old_word;
6811         }
6812 }
6813
6814 /*
6815  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6816  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6817  *
6818  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6819  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6820  * expect this function should be exact.
6821  */
6822 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6823                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6824 {
6825         unsigned long pfn, iter, found;
6826         int mt;
6827
6828         /*
6829          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6830          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6831          */
6832         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6833                 return false;
6834         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6835         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6836                 return false;
6837
6838         pfn = page_to_pfn(page);
6839         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6840                 unsigned long check = pfn + iter;
6841
6842                 if (!pfn_valid_within(check))
6843                         continue;
6844
6845                 page = pfn_to_page(check);
6846
6847                 /*
6848                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6849                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6850                  * handle each tail page individually in migration.
6851                  */
6852                 if (PageHuge(page)) {
6853                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6854                         continue;
6855                 }
6856
6857                 /*
6858                  * We can't use page_count without pin a page
6859                  * because another CPU can free compound page.
6860                  * This check already skips compound tails of THP
6861                  * because their page->_count is zero at all time.
6862                  */
6863                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6864                         if (PageBuddy(page))
6865                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6866                         continue;
6867                 }
6868
6869                 /*
6870                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6871                  * page_count() is not 0.
6872                  */
6873                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6874                         continue;
6875
6876                 if (!PageLRU(page))
6877                         found++;
6878                 /*
6879                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6880                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6881                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6882                  */
6883                 /*
6884                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6885                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6886                  *
6887                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6888                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6889                  * page at boot.
6890                  */
6891                 if (found > count)
6892                         return true;
6893         }
6894         return false;
6895 }
6896
6897 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6898 {
6899         struct zone *zone;
6900         unsigned long pfn;
6901
6902         /*
6903          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6904          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6905          * the zone but still within the section.
6906          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6907          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6908          */
6909         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6910                 return false;
6911
6912         zone = page_zone(page);
6913         pfn = page_to_pfn(page);
6914         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6915                 return false;
6916
6917         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6918 }
6919
6920 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
6921
6922 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6923 {
6924         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6925                              pageblock_nr_pages) - 1);
6926 }
6927
6928 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6929 {
6930         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6931                                 pageblock_nr_pages));
6932 }
6933
6934 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6935 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6936                                         unsigned long start, unsigned long end)
6937 {
6938         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6939         unsigned long nr_reclaimed;
6940         unsigned long pfn = start;
6941         unsigned int tries = 0;
6942         int ret = 0;
6943
6944         migrate_prep();
6945
6946         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6947                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6948                         ret = -EINTR;
6949                         break;
6950                 }
6951
6952                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6953                         cc->nr_migratepages = 0;
6954                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6955                         if (!pfn) {
6956                                 ret = -EINTR;
6957                                 break;
6958                         }
6959                         tries = 0;
6960                 } else if (++tries == 5) {
6961                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6962                         break;
6963                 }
6964
6965                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6966                                                         &cc->migratepages);
6967                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6968
6969                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6970                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6971         }
6972         if (ret < 0) {
6973                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6974                 return ret;
6975         }
6976         return 0;
6977 }
6978
6979 /**
6980  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6981  * @start:      start PFN to allocate
6982  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6983  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6984  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6985  *                      in range must have the same migratetype and it must
6986  *                      be either of the two.
6987  *
6988  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6989  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6990  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6991  * pages fall in.
6992  *
6993  * The PFN range must belong to a single zone.
6994  *
6995  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6996  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6997  * need to be freed with free_contig_range().
6998  */
6999 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7000                        unsigned migratetype)
7001 {
7002         unsigned long outer_start, outer_end;
7003         unsigned int order;
7004         int ret = 0;
7005
7006         struct compact_control cc = {
7007                 .nr_migratepages = 0,
7008                 .order = -1,
7009                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7010                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7011                 .ignore_skip_hint = true,
7012         };
7013         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7014
7015         /*
7016          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7017          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7018          * have different sizes, and due to the way page allocator
7019          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7020          * that page allocator won't try to merge buddies from
7021          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7022          * other migration type.
7023          *
7024          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7025          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7026          * we are interested in).  This will put all the pages in
7027          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7028          *
7029          * When this is done, we take the pages in range from page
7030          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7031          * page allocator will never consider using them.
7032          *
7033          * This lets us mark the pageblocks back as
7034          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7035          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7036          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7037          */
7038
7039         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7040                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7041                                        false);
7042         if (ret)
7043                 return ret;
7044
7045         /*
7046          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7047          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7048          */
7049         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7050         if (ret && ret != -EBUSY)
7051                 goto done;
7052
7053         /*
7054          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7055          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7056          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7057          * What we are going to do is to allocate all pages from
7058          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7059          *
7060          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7061          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7062          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7063          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7064          * once this is done free the pages we are not interested in.
7065          *
7066          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7067          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7068          */
7069
7070         lru_add_drain_all();
7071         drain_all_pages(cc.zone);
7072
7073         order = 0;
7074         outer_start = start;
7075         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7076                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7077                         outer_start = start;
7078                         break;
7079                 }
7080                 outer_start &= ~0UL << order;
7081         }
7082
7083         if (outer_start != start) {
7084                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7085
7086                 /*
7087                  * outer_start page could be small order buddy page and
7088                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7089                  * in this case to report failed page properly
7090                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7091                  */
7092                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7093                         outer_start = start;
7094         }
7095
7096         /* Make sure the range is really isolated. */
7097         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7098                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7099                         __func__, outer_start, end);
7100                 ret = -EBUSY;
7101                 goto done;
7102         }
7103
7104         /* Grab isolated pages from freelists. */
7105         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7106         if (!outer_end) {
7107                 ret = -EBUSY;
7108                 goto done;
7109         }
7110
7111         /* Free head and tail (if any) */
7112         if (start != outer_start)
7113                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7114         if (end != outer_end)
7115                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7116
7117 done:
7118         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7119                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7120         return ret;
7121 }
7122
7123 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7124 {
7125         unsigned int count = 0;
7126
7127         for (; nr_pages--; pfn++) {
7128                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7129
7130                 count += page_count(page) != 1;
7131                 __free_page(page);
7132         }
7133         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7134 }
7135 #endif
7136
7137 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7138 /*
7139  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7140  * page high values need to be recalulated.
7141  */
7142 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7143 {
7144         unsigned cpu;
7145         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7146         for_each_possible_cpu(cpu)
7147                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7148                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7149         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7150 }
7151 #endif
7152
7153 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7154 {
7155         unsigned long flags;
7156         int cpu;
7157         struct per_cpu_pageset *pset;
7158
7159         /* avoid races with drain_pages()  */
7160         local_irq_save(flags);
7161         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7162                 for_each_online_cpu(cpu) {
7163                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7164                         drain_zonestat(zone, pset);
7165                 }
7166                 free_percpu(zone->pageset);
7167                 zone->pageset = &boot_pageset;
7168         }
7169         local_irq_restore(flags);
7170 }
7171
7172 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7173 /*
7174  * All pages in the range must be isolated before calling this.
7175  */
7176 void
7177 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7178 {
7179         struct page *page;
7180         struct zone *zone;
7181         unsigned int order, i;
7182         unsigned long pfn;
7183         unsigned long flags;
7184         /* find the first valid pfn */
7185         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7186                 if (pfn_valid(pfn))
7187                         break;
7188         if (pfn == end_pfn)
7189                 return;
7190         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7191         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7192         pfn = start_pfn;
7193         while (pfn < end_pfn) {
7194                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7195                         pfn++;
7196                         continue;
7197                 }
7198                 page = pfn_to_page(pfn);
7199                 /*
7200                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7201                  * page_count() is not 0.
7202                  */
7203                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7204                         pfn++;
7205                         SetPageReserved(page);
7206                         continue;
7207                 }
7208
7209                 BUG_ON(page_count(page));
7210                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7211                 order = page_order(page);
7212 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7213                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7214                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7215 #endif
7216                 list_del(&page->lru);
7217                 rmv_page_order(page);
7218                 zone->free_area[order].nr_free--;
7219                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7220                         SetPageReserved((page+i));
7221                 pfn += (1 << order);
7222         }
7223         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7224 }
7225 #endif
7226
7227 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7228 {
7229         struct zone *zone = page_zone(page);
7230         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7231         unsigned long flags;
7232         unsigned int order;
7233
7234         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7235         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7236                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7237
7238                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7239                         break;
7240         }
7241         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7242
7243         return order < MAX_ORDER;
7244 }