d7f5bc8951571b2b632d582b373bc05978099844
[cascardo/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65
66 #include <asm/sections.h>
67 #include <asm/tlbflush.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include "internal.h"
70
71 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
72 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
73 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
74
75 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
76 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
77 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
78 #endif
79
80 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
81 /*
82  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
83  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
84  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
85  * defined in <linux/topology.h>.
86  */
87 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
88 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
89 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
90 #endif
91
92 /*
93  * Array of node states.
94  */
95 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
96         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
97         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifndef CONFIG_NUMA
99         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
104         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif
106         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
107 #endif  /* NUMA */
108 };
109 EXPORT_SYMBOL(node_states);
110
111 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
112 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
113
114 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
117
118 int percpu_pagelist_fraction;
119 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
120
121 /*
122  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
123  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
124  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
125  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
126  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
127  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
128  */
129 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
130 {
131         return page->index;
132 }
133
134 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
135 {
136         page->index = migratetype;
137 }
138
139 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
140 /*
141  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
142  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
143  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
144  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
145  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
146  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
147  */
148
149 static gfp_t saved_gfp_mask;
150
151 void pm_restore_gfp_mask(void)
152 {
153         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
154         if (saved_gfp_mask) {
155                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
156                 saved_gfp_mask = 0;
157         }
158 }
159
160 void pm_restrict_gfp_mask(void)
161 {
162         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
163         WARN_ON(saved_gfp_mask);
164         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
165         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
166 }
167
168 bool pm_suspended_storage(void)
169 {
170         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
171                 return false;
172         return true;
173 }
174 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
175
176 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
177 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
178 #endif
179
180 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
181
182 /*
183  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
184  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
185  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
186  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
187  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
188  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
189  *
190  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
191  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
192  */
193 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          256,
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          256,
199 #endif
200 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
201          32,
202 #endif
203          32,
204 };
205
206 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
207
208 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
210          "DMA",
211 #endif
212 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
213          "DMA32",
214 #endif
215          "Normal",
216 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
217          "HighMem",
218 #endif
219          "Movable",
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
221          "Device",
222 #endif
223 };
224
225 static void free_compound_page(struct page *page);
226 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
227         NULL,
228         free_compound_page,
229 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
230         free_huge_page,
231 #endif
232 };
233
234 int min_free_kbytes = 1024;
235 int user_min_free_kbytes = -1;
236
237 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
238 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
239 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
240
241 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
242 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
243 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
244 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
245 static unsigned long __initdata required_movablecore;
246 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
247
248 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
249 int movable_zone;
250 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
251 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
252
253 #if MAX_NUMNODES > 1
254 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
255 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
256 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
257 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
258 #endif
259
260 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
261
262 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
263 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
264 {
265         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
266 }
267
268 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
269 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
270 {
271         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
272                 return true;
273
274         return false;
275 }
276
277 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
278 {
279         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
280                 return true;
281
282         return false;
283 }
284
285 /*
286  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
287  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
288  */
289 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
290                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
291                                 unsigned long *nr_initialised)
292 {
293         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
294         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
295                 return true;
296
297         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
298         (*nr_initialised)++;
299         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
300             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
301                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
302                 return false;
303         }
304
305         return true;
306 }
307 #else
308 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
309 {
310 }
311
312 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
313 {
314         return false;
315 }
316
317 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
318 {
319         return false;
320 }
321
322 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
323                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
324                                 unsigned long *nr_initialised)
325 {
326         return true;
327 }
328 #endif
329
330
331 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
332 {
333         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
334                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
335                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
336
337         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
338                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
339 }
340
341 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
342 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
343 {
344         int ret = 0;
345         unsigned seq;
346         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
347         unsigned long sp, start_pfn;
348
349         do {
350                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
351                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
352                 sp = zone->spanned_pages;
353                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
354                         ret = 1;
355         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
356
357         if (ret)
358                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
359                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
360                         start_pfn, start_pfn + sp);
361
362         return ret;
363 }
364
365 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
366 {
367         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
368                 return 0;
369         if (zone != page_zone(page))
370                 return 0;
371
372         return 1;
373 }
374 /*
375  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
376  */
377 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
378 {
379         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
380                 return 1;
381         if (!page_is_consistent(zone, page))
382                 return 1;
383
384         return 0;
385 }
386 #else
387 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
388 {
389         return 0;
390 }
391 #endif
392
393 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
394                 unsigned long bad_flags)
395 {
396         static unsigned long resume;
397         static unsigned long nr_shown;
398         static unsigned long nr_unshown;
399
400         /* Don't complain about poisoned pages */
401         if (PageHWPoison(page)) {
402                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
403                 return;
404         }
405
406         /*
407          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
408          * or allow a steady drip of one report per second.
409          */
410         if (nr_shown == 60) {
411                 if (time_before(jiffies, resume)) {
412                         nr_unshown++;
413                         goto out;
414                 }
415                 if (nr_unshown) {
416                         printk(KERN_ALERT
417                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
418                                 nr_unshown);
419                         nr_unshown = 0;
420                 }
421                 nr_shown = 0;
422         }
423         if (nr_shown++ == 0)
424                 resume = jiffies + 60 * HZ;
425
426         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
427                 current->comm, page_to_pfn(page));
428         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
429
430         print_modules();
431         dump_stack();
432 out:
433         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
434         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
435         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
436 }
437
438 /*
439  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
440  *
441  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
442  *
443  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
444  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
445  *
446  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
447  * page destructors. See compound_page_dtors.
448  *
449  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
450  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
451  */
452
453 static void free_compound_page(struct page *page)
454 {
455         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
456 }
457
458 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
459 {
460         int i;
461         int nr_pages = 1 << order;
462
463         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
464         set_compound_order(page, order);
465         __SetPageHead(page);
466         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
467                 struct page *p = page + i;
468                 set_page_count(p, 0);
469                 set_compound_head(p, page);
470         }
471 }
472
473 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
474 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
475 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
476 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
477
478 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
479 {
480         if (!buf)
481                 return -EINVAL;
482
483         if (strcmp(buf, "on") == 0)
484                 _debug_pagealloc_enabled = true;
485
486         return 0;
487 }
488 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
489
490 static bool need_debug_guardpage(void)
491 {
492         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
493         if (!debug_pagealloc_enabled())
494                 return false;
495
496         return true;
497 }
498
499 static void init_debug_guardpage(void)
500 {
501         if (!debug_pagealloc_enabled())
502                 return;
503
504         _debug_guardpage_enabled = true;
505 }
506
507 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
508         .need = need_debug_guardpage,
509         .init = init_debug_guardpage,
510 };
511
512 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
513 {
514         unsigned long res;
515
516         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
517                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
518                 return 0;
519         }
520         _debug_guardpage_minorder = res;
521         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
522         return 0;
523 }
524 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
525
526 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
527                                 unsigned int order, int migratetype)
528 {
529         struct page_ext *page_ext;
530
531         if (!debug_guardpage_enabled())
532                 return;
533
534         page_ext = lookup_page_ext(page);
535         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
536
537         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
538         set_page_private(page, order);
539         /* Guard pages are not available for any usage */
540         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
541 }
542
543 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
544                                 unsigned int order, int migratetype)
545 {
546         struct page_ext *page_ext;
547
548         if (!debug_guardpage_enabled())
549                 return;
550
551         page_ext = lookup_page_ext(page);
552         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
553
554         set_page_private(page, 0);
555         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
556                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
557 }
558 #else
559 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
560 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
561                                 unsigned int order, int migratetype) {}
562 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
563                                 unsigned int order, int migratetype) {}
564 #endif
565
566 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
567 {
568         set_page_private(page, order);
569         __SetPageBuddy(page);
570 }
571
572 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
573 {
574         __ClearPageBuddy(page);
575         set_page_private(page, 0);
576 }
577
578 /*
579  * This function checks whether a page is free && is the buddy
580  * we can do coalesce a page and its buddy if
581  * (a) the buddy is not in a hole &&
582  * (b) the buddy is in the buddy system &&
583  * (c) a page and its buddy have the same order &&
584  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
585  *
586  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
587  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
588  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
589  * serialized by zone->lock.
590  *
591  * For recording page's order, we use page_private(page).
592  */
593 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
594                                                         unsigned int order)
595 {
596         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
597                 return 0;
598
599         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
600                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
601                         return 0;
602
603                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
604
605                 return 1;
606         }
607
608         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
609                 /*
610                  * zone check is done late to avoid uselessly
611                  * calculating zone/node ids for pages that could
612                  * never merge.
613                  */
614                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
615                         return 0;
616
617                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
618
619                 return 1;
620         }
621         return 0;
622 }
623
624 /*
625  * Freeing function for a buddy system allocator.
626  *
627  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
628  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
629  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
630  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
631  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
632  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
633  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
634  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
635  * parts of the VM system.
636  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
637  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
638  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
639  * field.
640  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
641  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
642  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
643  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
644  * triggers coalescing into a block of larger size.
645  *
646  * -- nyc
647  */
648
649 static inline void __free_one_page(struct page *page,
650                 unsigned long pfn,
651                 struct zone *zone, unsigned int order,
652                 int migratetype)
653 {
654         unsigned long page_idx;
655         unsigned long combined_idx;
656         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
657         struct page *buddy;
658         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
659
660         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
661         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
662
663         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
664         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
665                 /*
666                  * We restrict max order of merging to prevent merge
667                  * between freepages on isolate pageblock and normal
668                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
669                  * could cause incorrect freepage accounting.
670                  */
671                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
672         } else {
673                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
674         }
675
676         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
677
678         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
679         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
680
681         while (order < max_order - 1) {
682                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
683                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
684                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
685                         break;
686                 /*
687                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
688                  * merge with it and move up one order.
689                  */
690                 if (page_is_guard(buddy)) {
691                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
692                 } else {
693                         list_del(&buddy->lru);
694                         zone->free_area[order].nr_free--;
695                         rmv_page_order(buddy);
696                 }
697                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
698                 page = page + (combined_idx - page_idx);
699                 page_idx = combined_idx;
700                 order++;
701         }
702         set_page_order(page, order);
703
704         /*
705          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
706          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
707          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
708          * that is happening, add the free page to the tail of the list
709          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
710          * as a higher order page
711          */
712         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
713                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
714                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
715                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
716                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
717                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
718                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
719                         list_add_tail(&page->lru,
720                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
721                         goto out;
722                 }
723         }
724
725         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
726 out:
727         zone->free_area[order].nr_free++;
728 }
729
730 static inline int free_pages_check(struct page *page)
731 {
732         const char *bad_reason = NULL;
733         unsigned long bad_flags = 0;
734
735         if (unlikely(page_mapcount(page)))
736                 bad_reason = "nonzero mapcount";
737         if (unlikely(page->mapping != NULL))
738                 bad_reason = "non-NULL mapping";
739         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
740                 bad_reason = "nonzero _count";
741         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
742                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
743                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
744         }
745 #ifdef CONFIG_MEMCG
746         if (unlikely(page->mem_cgroup))
747                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
748 #endif
749         if (unlikely(bad_reason)) {
750                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
751                 return 1;
752         }
753         page_cpupid_reset_last(page);
754         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
755                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
756         return 0;
757 }
758
759 /*
760  * Frees a number of pages from the PCP lists
761  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
762  * count is the number of pages to free.
763  *
764  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
765  * see if this freeing clears that state.
766  *
767  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
768  * pinned" detection logic.
769  */
770 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
771                                         struct per_cpu_pages *pcp)
772 {
773         int migratetype = 0;
774         int batch_free = 0;
775         int to_free = count;
776         unsigned long nr_scanned;
777
778         spin_lock(&zone->lock);
779         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
780         if (nr_scanned)
781                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
782
783         while (to_free) {
784                 struct page *page;
785                 struct list_head *list;
786
787                 /*
788                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
789                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
790                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
791                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
792                  * lists
793                  */
794                 do {
795                         batch_free++;
796                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
797                                 migratetype = 0;
798                         list = &pcp->lists[migratetype];
799                 } while (list_empty(list));
800
801                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
802                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
803                         batch_free = to_free;
804
805                 do {
806                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
807
808                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
809                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
810                         list_del(&page->lru);
811
812                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
813                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
814                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
815                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
816                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
817                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
818
819                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
820                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
821                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
822         }
823         spin_unlock(&zone->lock);
824 }
825
826 static void free_one_page(struct zone *zone,
827                                 struct page *page, unsigned long pfn,
828                                 unsigned int order,
829                                 int migratetype)
830 {
831         unsigned long nr_scanned;
832         spin_lock(&zone->lock);
833         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
834         if (nr_scanned)
835                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
836
837         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
838                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
839                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
840         }
841         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
842         spin_unlock(&zone->lock);
843 }
844
845 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
846 {
847         int ret = 1;
848
849         /*
850          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
851          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
852          */
853         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
854
855         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
856                 ret = 0;
857                 goto out;
858         }
859         if (unlikely(!PageTail(page))) {
860                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
861                 goto out;
862         }
863         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
864                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
865                 goto out;
866         }
867         ret = 0;
868 out:
869         clear_compound_head(page);
870         return ret;
871 }
872
873 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
874                                 unsigned long zone, int nid)
875 {
876         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
877         init_page_count(page);
878         page_mapcount_reset(page);
879         page_cpupid_reset_last(page);
880
881         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
882 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
883         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
884         if (!is_highmem_idx(zone))
885                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
886 #endif
887 }
888
889 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
890                                         int nid)
891 {
892         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
893 }
894
895 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
896 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
897 {
898         pg_data_t *pgdat;
899         int nid, zid;
900
901         if (!early_page_uninitialised(pfn))
902                 return;
903
904         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
905         pgdat = NODE_DATA(nid);
906
907         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
908                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
909
910                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
911                         break;
912         }
913         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
914 }
915 #else
916 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
917 {
918 }
919 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
920
921 /*
922  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
923  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
924  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
925  * sent to the buddy page allocator.
926  */
927 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
928 {
929         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
930         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
931
932         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
933                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
934                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
935
936                         init_reserved_page(start_pfn);
937
938                         /* Avoid false-positive PageTail() */
939                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
940
941                         SetPageReserved(page);
942                 }
943         }
944 }
945
946 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
947 {
948         bool compound = PageCompound(page);
949         int i, bad = 0;
950
951         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
952         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
953
954         trace_mm_page_free(page, order);
955         kmemcheck_free_shadow(page, order);
956         kasan_free_pages(page, order);
957
958         if (PageAnon(page))
959                 page->mapping = NULL;
960         bad += free_pages_check(page);
961         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
962                 if (compound)
963                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
964                 bad += free_pages_check(page + i);
965         }
966         if (bad)
967                 return false;
968
969         reset_page_owner(page, order);
970
971         if (!PageHighMem(page)) {
972                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
973                                            PAGE_SIZE << order);
974                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
975                                            PAGE_SIZE << order);
976         }
977         arch_free_page(page, order);
978         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
979
980         return true;
981 }
982
983 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
984 {
985         unsigned long flags;
986         int migratetype;
987         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
988
989         if (!free_pages_prepare(page, order))
990                 return;
991
992         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
993         local_irq_save(flags);
994         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
995         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
996         local_irq_restore(flags);
997 }
998
999 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1000                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1001 {
1002         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1003         struct page *p = page;
1004         unsigned int loop;
1005
1006         prefetchw(p);
1007         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1008                 prefetchw(p + 1);
1009                 __ClearPageReserved(p);
1010                 set_page_count(p, 0);
1011         }
1012         __ClearPageReserved(p);
1013         set_page_count(p, 0);
1014
1015         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1016         set_page_refcounted(page);
1017         __free_pages(page, order);
1018 }
1019
1020 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1021         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1022
1023 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1024
1025 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1026 {
1027         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1028         int nid;
1029
1030         spin_lock(&early_pfn_lock);
1031         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1032         if (nid < 0)
1033                 nid = 0;
1034         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1035
1036         return nid;
1037 }
1038 #endif
1039
1040 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1041 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1042                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1043 {
1044         int nid;
1045
1046         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1047         if (nid >= 0 && nid != node)
1048                 return false;
1049         return true;
1050 }
1051
1052 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1053 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1054 {
1055         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1056 }
1057
1058 #else
1059
1060 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1061 {
1062         return true;
1063 }
1064 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1065                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1066 {
1067         return true;
1068 }
1069 #endif
1070
1071
1072 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1073                                                         unsigned int order)
1074 {
1075         if (early_page_uninitialised(pfn))
1076                 return;
1077         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1078 }
1079
1080 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1081 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1082                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1083 {
1084         int i;
1085
1086         if (!page)
1087                 return;
1088
1089         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1090         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1091             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1092                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1093                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1094                 return;
1095         }
1096
1097         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1098                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1099 }
1100
1101 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1102 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1103 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1104
1105 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1106 {
1107         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1108                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1109 }
1110
1111 /* Initialise remaining memory on a node */
1112 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1113 {
1114         pg_data_t *pgdat = data;
1115         int nid = pgdat->node_id;
1116         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1117         unsigned long start = jiffies;
1118         unsigned long nr_pages = 0;
1119         unsigned long walk_start, walk_end;
1120         int i, zid;
1121         struct zone *zone;
1122         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1123         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1124
1125         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1126                 pgdat_init_report_one_done();
1127                 return 0;
1128         }
1129
1130         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1131         if (!cpumask_empty(cpumask))
1132                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1133
1134         /* Sanity check boundaries */
1135         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1136         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1137         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1138
1139         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1140         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1141                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1142                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1143                         break;
1144         }
1145
1146         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1147                 unsigned long pfn, end_pfn;
1148                 struct page *page = NULL;
1149                 struct page *free_base_page = NULL;
1150                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1151                 int nr_to_free = 0;
1152
1153                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1154                 pfn = first_init_pfn;
1155                 if (pfn < walk_start)
1156                         pfn = walk_start;
1157                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1158                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1159
1160                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1161                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1162                                 goto free_range;
1163
1164                         /*
1165                          * Ensure pfn_valid is checked every
1166                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1167                          */
1168                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1169                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1170                                         page = NULL;
1171                                         goto free_range;
1172                                 }
1173                         }
1174
1175                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1176                                 page = NULL;
1177                                 goto free_range;
1178                         }
1179
1180                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1181                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1182                                 page++;
1183                         } else {
1184                                 nr_pages += nr_to_free;
1185                                 deferred_free_range(free_base_page,
1186                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1187                                 free_base_page = NULL;
1188                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1189
1190                                 page = pfn_to_page(pfn);
1191                                 cond_resched();
1192                         }
1193
1194                         if (page->flags) {
1195                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1196                                 goto free_range;
1197                         }
1198
1199                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1200                         if (!free_base_page) {
1201                                 free_base_page = page;
1202                                 free_base_pfn = pfn;
1203                                 nr_to_free = 0;
1204                         }
1205                         nr_to_free++;
1206
1207                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1208                         continue;
1209 free_range:
1210                         /* Free the current block of pages to allocator */
1211                         nr_pages += nr_to_free;
1212                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1213                                                                 nr_to_free);
1214                         free_base_page = NULL;
1215                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1216                 }
1217
1218                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1219         }
1220
1221         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1222         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1223
1224         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1225                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1226
1227         pgdat_init_report_one_done();
1228         return 0;
1229 }
1230
1231 void __init page_alloc_init_late(void)
1232 {
1233         int nid;
1234
1235         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1236         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1237         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1238                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1239         }
1240
1241         /* Block until all are initialised */
1242         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1243
1244         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1245         files_maxfiles_init();
1246 }
1247 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1248
1249 #ifdef CONFIG_CMA
1250 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1251 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1252 {
1253         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1254         struct page *p = page;
1255
1256         do {
1257                 __ClearPageReserved(p);
1258                 set_page_count(p, 0);
1259         } while (++p, --i);
1260
1261         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1262
1263         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1264                 i = pageblock_nr_pages;
1265                 p = page;
1266                 do {
1267                         set_page_refcounted(p);
1268                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1269                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1270                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1271         } else {
1272                 set_page_refcounted(page);
1273                 __free_pages(page, pageblock_order);
1274         }
1275
1276         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1277 }
1278 #endif
1279
1280 /*
1281  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1282  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1283  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1284  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1285  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1286  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1287  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1288  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1289  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1290  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1291  *
1292  * -- nyc
1293  */
1294 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1295         int low, int high, struct free_area *area,
1296         int migratetype)
1297 {
1298         unsigned long size = 1 << high;
1299
1300         while (high > low) {
1301                 area--;
1302                 high--;
1303                 size >>= 1;
1304                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1305
1306                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1307                         debug_guardpage_enabled() &&
1308                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1309                         /*
1310                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1311                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1312                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1313                          * pages will stay not present in virtual address space
1314                          */
1315                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1316                         continue;
1317                 }
1318                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1319                 area->nr_free++;
1320                 set_page_order(&page[size], high);
1321         }
1322 }
1323
1324 /*
1325  * This page is about to be returned from the page allocator
1326  */
1327 static inline int check_new_page(struct page *page)
1328 {
1329         const char *bad_reason = NULL;
1330         unsigned long bad_flags = 0;
1331
1332         if (unlikely(page_mapcount(page)))
1333                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1334         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1335                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1336         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1337                 bad_reason = "nonzero _count";
1338         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1339                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1340                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1341         }
1342         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1343                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1344                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1345         }
1346 #ifdef CONFIG_MEMCG
1347         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1348                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1349 #endif
1350         if (unlikely(bad_reason)) {
1351                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1352                 return 1;
1353         }
1354         return 0;
1355 }
1356
1357 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1358                                                                 int alloc_flags)
1359 {
1360         int i;
1361
1362         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1363                 struct page *p = page + i;
1364                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1365                         return 1;
1366         }
1367
1368         set_page_private(page, 0);
1369         set_page_refcounted(page);
1370
1371         arch_alloc_page(page, order);
1372         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1373         kasan_alloc_pages(page, order);
1374
1375         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1376                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1377                         clear_highpage(page + i);
1378
1379         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1380                 prep_compound_page(page, order);
1381
1382         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1383
1384         /*
1385          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1386          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1387          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1388          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1389          */
1390         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1391                 set_page_pfmemalloc(page);
1392         else
1393                 clear_page_pfmemalloc(page);
1394
1395         return 0;
1396 }
1397
1398 /*
1399  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1400  * the smallest available page from the freelists
1401  */
1402 static inline
1403 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1404                                                 int migratetype)
1405 {
1406         unsigned int current_order;
1407         struct free_area *area;
1408         struct page *page;
1409
1410         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1411         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1412                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1413                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1414                                                         struct page, lru);
1415                 if (!page)
1416                         continue;
1417                 list_del(&page->lru);
1418                 rmv_page_order(page);
1419                 area->nr_free--;
1420                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1421                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1422                 return page;
1423         }
1424
1425         return NULL;
1426 }
1427
1428
1429 /*
1430  * This array describes the order lists are fallen back to when
1431  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1432  */
1433 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1434         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1435         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1436         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1437 #ifdef CONFIG_CMA
1438         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1439 #endif
1440 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1441         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1442 #endif
1443 };
1444
1445 #ifdef CONFIG_CMA
1446 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1447                                         unsigned int order)
1448 {
1449         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1450 }
1451 #else
1452 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1453                                         unsigned int order) { return NULL; }
1454 #endif
1455
1456 /*
1457  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1458  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1459  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1460  */
1461 int move_freepages(struct zone *zone,
1462                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1463                           int migratetype)
1464 {
1465         struct page *page;
1466         unsigned int order;
1467         int pages_moved = 0;
1468
1469 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1470         /*
1471          * page_zone is not safe to call in this context when
1472          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1473          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1474          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1475          * grouping pages by mobility
1476          */
1477         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1478 #endif
1479
1480         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1481                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1482                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1483
1484                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1485                         page++;
1486                         continue;
1487                 }
1488
1489                 if (!PageBuddy(page)) {
1490                         page++;
1491                         continue;
1492                 }
1493
1494                 order = page_order(page);
1495                 list_move(&page->lru,
1496                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1497                 page += 1 << order;
1498                 pages_moved += 1 << order;
1499         }
1500
1501         return pages_moved;
1502 }
1503
1504 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1505                                 int migratetype)
1506 {
1507         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1508         struct page *start_page, *end_page;
1509
1510         start_pfn = page_to_pfn(page);
1511         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1512         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1513         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1514         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1515
1516         /* Do not cross zone boundaries */
1517         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1518                 start_page = page;
1519         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1520                 return 0;
1521
1522         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1523 }
1524
1525 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1526                                         int start_order, int migratetype)
1527 {
1528         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1529
1530         while (nr_pageblocks--) {
1531                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1532                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1533         }
1534 }
1535
1536 /*
1537  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1538  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1539  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1540  *
1541  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1542  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1543  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1544  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1545  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1546  * pageblocks.
1547  */
1548 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1549 {
1550         /*
1551          * Leaving this order check is intended, although there is
1552          * relaxed order check in next check. The reason is that
1553          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1554          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1555          * so could be changed anytime.
1556          */
1557         if (order >= pageblock_order)
1558                 return true;
1559
1560         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1561                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1562                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1563                 page_group_by_mobility_disabled)
1564                 return true;
1565
1566         return false;
1567 }
1568
1569 /*
1570  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1571  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1572  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1573  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1574  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1575  */
1576 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1577                                                           int start_type)
1578 {
1579         unsigned int current_order = page_order(page);
1580         int pages;
1581
1582         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1583         if (current_order >= pageblock_order) {
1584                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1585                 return;
1586         }
1587
1588         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1589
1590         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1591         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1592                         page_group_by_mobility_disabled)
1593                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1594 }
1595
1596 /*
1597  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1598  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1599  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1600  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1601  */
1602 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1603                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1604 {
1605         int i;
1606         int fallback_mt;
1607
1608         if (area->nr_free == 0)
1609                 return -1;
1610
1611         *can_steal = false;
1612         for (i = 0;; i++) {
1613                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1614                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1615                         break;
1616
1617                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1618                         continue;
1619
1620                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1621                         *can_steal = true;
1622
1623                 if (!only_stealable)
1624                         return fallback_mt;
1625
1626                 if (*can_steal)
1627                         return fallback_mt;
1628         }
1629
1630         return -1;
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1635  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1636  */
1637 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1638                                 unsigned int alloc_order)
1639 {
1640         int mt;
1641         unsigned long max_managed, flags;
1642
1643         /*
1644          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1645          * Check is race-prone but harmless.
1646          */
1647         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1648         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1649                 return;
1650
1651         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1652
1653         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1654         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1655                 goto out_unlock;
1656
1657         /* Yoink! */
1658         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1659         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1660                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1661                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1662                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1663                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1664         }
1665
1666 out_unlock:
1667         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1668 }
1669
1670 /*
1671  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1672  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1673  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1674  * to recover from than an OOM.
1675  */
1676 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1677 {
1678         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1679         unsigned long flags;
1680         struct zoneref *z;
1681         struct zone *zone;
1682         struct page *page;
1683         int order;
1684
1685         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1686                                                                 ac->nodemask) {
1687                 /* Preserve at least one pageblock */
1688                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1689                         continue;
1690
1691                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1692                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1693                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1694
1695                         page = list_first_entry_or_null(
1696                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1697                                         struct page, lru);
1698                         if (!page)
1699                                 continue;
1700
1701                         /*
1702                          * It should never happen but changes to locking could
1703                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1704                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1705                          * and watch for underflows.
1706                          */
1707                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1708                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1709
1710                         /*
1711                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1712                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1713                          * is doing the work and needs the pages. More
1714                          * importantly, if the block was always converted to
1715                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1716                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1717                          * may increase.
1718                          */
1719                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1720                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1721                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1722                         return;
1723                 }
1724                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1725         }
1726 }
1727
1728 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1729 static inline struct page *
1730 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1731 {
1732         struct free_area *area;
1733         unsigned int current_order;
1734         struct page *page;
1735         int fallback_mt;
1736         bool can_steal;
1737
1738         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1739         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1740                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1741                                 --current_order) {
1742                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1743                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1744                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1745                 if (fallback_mt == -1)
1746                         continue;
1747
1748                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1749                                                 struct page, lru);
1750                 if (can_steal)
1751                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1752
1753                 /* Remove the page from the freelists */
1754                 area->nr_free--;
1755                 list_del(&page->lru);
1756                 rmv_page_order(page);
1757
1758                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1759                                         start_migratetype);
1760                 /*
1761                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1762                  * migratetype depending on the decisions in
1763                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1764                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1765                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1766                  */
1767                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1768
1769                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1770                         start_migratetype, fallback_mt);
1771
1772                 return page;
1773         }
1774
1775         return NULL;
1776 }
1777
1778 /*
1779  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1780  * Call me with the zone->lock already held.
1781  */
1782 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1783                                 int migratetype)
1784 {
1785         struct page *page;
1786
1787         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1788         if (unlikely(!page)) {
1789                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1790                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1791
1792                 if (!page)
1793                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1794         }
1795
1796         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1797         return page;
1798 }
1799
1800 /*
1801  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1802  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1803  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1804  */
1805 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1806                         unsigned long count, struct list_head *list,
1807                         int migratetype, bool cold)
1808 {
1809         int i;
1810
1811         spin_lock(&zone->lock);
1812         for (i = 0; i < count; ++i) {
1813                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1814                 if (unlikely(page == NULL))
1815                         break;
1816
1817                 /*
1818                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1819                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1820                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1821                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1822                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1823                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1824                  * properly.
1825                  */
1826                 if (likely(!cold))
1827                         list_add(&page->lru, list);
1828                 else
1829                         list_add_tail(&page->lru, list);
1830                 list = &page->lru;
1831                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1832                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1833                                               -(1 << order));
1834         }
1835         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1836         spin_unlock(&zone->lock);
1837         return i;
1838 }
1839
1840 #ifdef CONFIG_NUMA
1841 /*
1842  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1843  * currently executing processor on remote nodes after they have
1844  * expired.
1845  *
1846  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1847  * a single processor.
1848  */
1849 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1850 {
1851         unsigned long flags;
1852         int to_drain, batch;
1853
1854         local_irq_save(flags);
1855         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1856         to_drain = min(pcp->count, batch);
1857         if (to_drain > 0) {
1858                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1859                 pcp->count -= to_drain;
1860         }
1861         local_irq_restore(flags);
1862 }
1863 #endif
1864
1865 /*
1866  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1867  *
1868  * The processor must either be the current processor and the
1869  * thread pinned to the current processor or a processor that
1870  * is not online.
1871  */
1872 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1873 {
1874         unsigned long flags;
1875         struct per_cpu_pageset *pset;
1876         struct per_cpu_pages *pcp;
1877
1878         local_irq_save(flags);
1879         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1880
1881         pcp = &pset->pcp;
1882         if (pcp->count) {
1883                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1884                 pcp->count = 0;
1885         }
1886         local_irq_restore(flags);
1887 }
1888
1889 /*
1890  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1891  *
1892  * The processor must either be the current processor and the
1893  * thread pinned to the current processor or a processor that
1894  * is not online.
1895  */
1896 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1897 {
1898         struct zone *zone;
1899
1900         for_each_populated_zone(zone) {
1901                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1902         }
1903 }
1904
1905 /*
1906  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1907  *
1908  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1909  * the single zone's pages.
1910  */
1911 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1912 {
1913         int cpu = smp_processor_id();
1914
1915         if (zone)
1916                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1917         else
1918                 drain_pages(cpu);
1919 }
1920
1921 /*
1922  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1923  *
1924  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1925  *
1926  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1927  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1928  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1929  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1930  * before the call to on_each_cpu_mask().
1931  */
1932 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1933 {
1934         int cpu;
1935
1936         /*
1937          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1938          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1939          */
1940         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1941
1942         /*
1943          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1944          * as offline notification will cause the notified
1945          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1946          * disables preemption as part of its processing
1947          */
1948         for_each_online_cpu(cpu) {
1949                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1950                 struct zone *z;
1951                 bool has_pcps = false;
1952
1953                 if (zone) {
1954                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1955                         if (pcp->pcp.count)
1956                                 has_pcps = true;
1957                 } else {
1958                         for_each_populated_zone(z) {
1959                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1960                                 if (pcp->pcp.count) {
1961                                         has_pcps = true;
1962                                         break;
1963                                 }
1964                         }
1965                 }
1966
1967                 if (has_pcps)
1968                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1969                 else
1970                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1971         }
1972         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1973                                                                 zone, 1);
1974 }
1975
1976 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1977
1978 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1979 {
1980         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1981         unsigned long flags;
1982         unsigned int order, t;
1983         struct page *page;
1984
1985         if (zone_is_empty(zone))
1986                 return;
1987
1988         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1989
1990         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1991         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1992                 if (pfn_valid(pfn)) {
1993                         page = pfn_to_page(pfn);
1994                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1995                                 swsusp_unset_page_free(page);
1996                 }
1997
1998         for_each_migratetype_order(order, t) {
1999                 list_for_each_entry(page,
2000                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2001                         unsigned long i;
2002
2003                         pfn = page_to_pfn(page);
2004                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2005                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2006                 }
2007         }
2008         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2009 }
2010 #endif /* CONFIG_PM */
2011
2012 /*
2013  * Free a 0-order page
2014  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2015  */
2016 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2017 {
2018         struct zone *zone = page_zone(page);
2019         struct per_cpu_pages *pcp;
2020         unsigned long flags;
2021         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2022         int migratetype;
2023
2024         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2025                 return;
2026
2027         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2028         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2029         local_irq_save(flags);
2030         __count_vm_event(PGFREE);
2031
2032         /*
2033          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2034          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2035          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2036          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2037          * excessively into the page allocator
2038          */
2039         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2040                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2041                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2042                         goto out;
2043                 }
2044                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2045         }
2046
2047         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2048         if (!cold)
2049                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2050         else
2051                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2052         pcp->count++;
2053         if (pcp->count >= pcp->high) {
2054                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2055                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2056                 pcp->count -= batch;
2057         }
2058
2059 out:
2060         local_irq_restore(flags);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * Free a list of 0-order pages
2065  */
2066 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2067 {
2068         struct page *page, *next;
2069
2070         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2071                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2072                 free_hot_cold_page(page, cold);
2073         }
2074 }
2075
2076 /*
2077  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2078  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2079  * Each sub-page must be freed individually.
2080  *
2081  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2082  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2083  */
2084 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2085 {
2086         int i;
2087         gfp_t gfp_mask;
2088
2089         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2090         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2091
2092 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2093         /*
2094          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2095          * otherwise free the whole shadow.
2096          */
2097         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2098                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2099 #endif
2100
2101         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2102         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2103         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2104                 set_page_refcounted(page + i);
2105                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2106         }
2107 }
2108 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2109
2110 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2111 {
2112         unsigned long watermark;
2113         struct zone *zone;
2114         int mt;
2115
2116         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2117
2118         zone = page_zone(page);
2119         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2120
2121         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2122                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2123                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2124                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2125                         return 0;
2126
2127                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2128         }
2129
2130         /* Remove page from free list */
2131         list_del(&page->lru);
2132         zone->free_area[order].nr_free--;
2133         rmv_page_order(page);
2134
2135         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2136
2137         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2138         if (order >= pageblock_order - 1) {
2139                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2140                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2141                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2142                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2143                                 set_pageblock_migratetype(page,
2144                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2145                 }
2146         }
2147
2148
2149         return 1UL << order;
2150 }
2151
2152 /*
2153  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2154  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2155  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2156  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2157  * are enabled.
2158  *
2159  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2160  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2161  */
2162 int split_free_page(struct page *page)
2163 {
2164         unsigned int order;
2165         int nr_pages;
2166
2167         order = page_order(page);
2168
2169         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2170         if (!nr_pages)
2171                 return 0;
2172
2173         /* Split into individual pages */
2174         set_page_refcounted(page);
2175         split_page(page, order);
2176         return nr_pages;
2177 }
2178
2179 /*
2180  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2181  */
2182 static inline
2183 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2184                         struct zone *zone, unsigned int order,
2185                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2186 {
2187         unsigned long flags;
2188         struct page *page;
2189         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2190
2191         if (likely(order == 0)) {
2192                 struct per_cpu_pages *pcp;
2193                 struct list_head *list;
2194
2195                 local_irq_save(flags);
2196                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2197                 list = &pcp->lists[migratetype];
2198                 if (list_empty(list)) {
2199                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2200                                         pcp->batch, list,
2201                                         migratetype, cold);
2202                         if (unlikely(list_empty(list)))
2203                                 goto failed;
2204                 }
2205
2206                 if (cold)
2207                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2208                 else
2209                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2210
2211                 list_del(&page->lru);
2212                 pcp->count--;
2213         } else {
2214                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2215                         /*
2216                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2217                          *
2218                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2219                          * properly detect and handle allocation failures.
2220                          *
2221                          * We most definitely don't want callers attempting to
2222                          * allocate greater than order-1 page units with
2223                          * __GFP_NOFAIL.
2224                          */
2225                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2226                 }
2227                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2228
2229                 page = NULL;
2230                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2231                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2232                         if (page)
2233                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2234                 }
2235                 if (!page)
2236                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2237                 spin_unlock(&zone->lock);
2238                 if (!page)
2239                         goto failed;
2240                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2241                                           get_pcppage_migratetype(page));
2242         }
2243
2244         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2245         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2246             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2247                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2248
2249         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2250         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2251         local_irq_restore(flags);
2252
2253         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2254         return page;
2255
2256 failed:
2257         local_irq_restore(flags);
2258         return NULL;
2259 }
2260
2261 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2262
2263 static struct {
2264         struct fault_attr attr;
2265
2266         bool ignore_gfp_highmem;
2267         bool ignore_gfp_reclaim;
2268         u32 min_order;
2269 } fail_page_alloc = {
2270         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2271         .ignore_gfp_reclaim = true,
2272         .ignore_gfp_highmem = true,
2273         .min_order = 1,
2274 };
2275
2276 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2277 {
2278         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2279 }
2280 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2281
2282 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2283 {
2284         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2285                 return false;
2286         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2287                 return false;
2288         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2289                 return false;
2290         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2291                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2292                 return false;
2293
2294         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2295 }
2296
2297 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2298
2299 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2300 {
2301         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2302         struct dentry *dir;
2303
2304         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2305                                         &fail_page_alloc.attr);
2306         if (IS_ERR(dir))
2307                 return PTR_ERR(dir);
2308
2309         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2310                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2311                 goto fail;
2312         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2313                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2314                 goto fail;
2315         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2316                                 &fail_page_alloc.min_order))
2317                 goto fail;
2318
2319         return 0;
2320 fail:
2321         debugfs_remove_recursive(dir);
2322
2323         return -ENOMEM;
2324 }
2325
2326 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2327
2328 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2329
2330 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2331
2332 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2333 {
2334         return false;
2335 }
2336
2337 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2338
2339 /*
2340  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2341  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2342  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2343  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2344  */
2345 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2346                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2347                         long free_pages)
2348 {
2349         long min = mark;
2350         int o;
2351         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2352
2353         /* free_pages may go negative - that's OK */
2354         free_pages -= (1 << order) - 1;
2355
2356         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2357                 min -= min / 2;
2358
2359         /*
2360          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2361          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2362          * atomic reserve but it avoids a search.
2363          */
2364         if (likely(!alloc_harder))
2365                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2366         else
2367                 min -= min / 4;
2368
2369 #ifdef CONFIG_CMA
2370         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2371         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2372                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2373 #endif
2374
2375         /*
2376          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2377          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2378          * even if a suitable page happened to be free.
2379          */
2380         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2381                 return false;
2382
2383         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2384         if (!order)
2385                 return true;
2386
2387         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2388         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2389                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2390                 int mt;
2391
2392                 if (!area->nr_free)
2393                         continue;
2394
2395                 if (alloc_harder)
2396                         return true;
2397
2398                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2399                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2400                                 return true;
2401                 }
2402
2403 #ifdef CONFIG_CMA
2404                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2405                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2406                         return true;
2407                 }
2408 #endif
2409         }
2410         return false;
2411 }
2412
2413 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2414                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2415 {
2416         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2417                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2418 }
2419
2420 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2421                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2422 {
2423         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2424
2425         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2426                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2427
2428         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2429                                                                 free_pages);
2430 }
2431
2432 #ifdef CONFIG_NUMA
2433 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2434 {
2435         return local_zone->node == zone->node;
2436 }
2437
2438 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2439 {
2440         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2441                                 RECLAIM_DISTANCE;
2442 }
2443 #else   /* CONFIG_NUMA */
2444 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2445 {
2446         return true;
2447 }
2448
2449 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2450 {
2451         return true;
2452 }
2453 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2454
2455 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2456 {
2457         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2458
2459         do {
2460                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2461                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2462                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2463                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2464         } while (zone++ != preferred_zone);
2465 }
2466
2467 /*
2468  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2469  * a page.
2470  */
2471 static struct page *
2472 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2473                                                 const struct alloc_context *ac)
2474 {
2475         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2476         struct zoneref *z;
2477         struct page *page = NULL;
2478         struct zone *zone;
2479         int nr_fair_skipped = 0;
2480         bool zonelist_rescan;
2481
2482 zonelist_scan:
2483         zonelist_rescan = false;
2484
2485         /*
2486          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2487          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2488          */
2489         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2490                                                                 ac->nodemask) {
2491                 unsigned long mark;
2492
2493                 if (cpusets_enabled() &&
2494                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2495                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2496                                 continue;
2497                 /*
2498                  * Distribute pages in proportion to the individual
2499                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2500                  * page was allocated in should have no effect on the
2501                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2502                  */
2503                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2504                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2505                                 break;
2506                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2507                                 nr_fair_skipped++;
2508                                 continue;
2509                         }
2510                 }
2511                 /*
2512                  * When allocating a page cache page for writing, we
2513                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2514                  * limit, such that no single zone holds more than its
2515                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2516                  * The dirty limits take into account the zone's
2517                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2518                  * should be able to balance it without having to
2519                  * write pages from its LRU list.
2520                  *
2521                  * This may look like it could increase pressure on
2522                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2523                  * before they are full.  But the pages that do spill
2524                  * over are limited as the lower zones are protected
2525                  * by this very same mechanism.  It should not become
2526                  * a practical burden to them.
2527                  *
2528                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2529                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2530                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2531                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2532                  * zones are together not big enough to reach the
2533                  * global limit.  The proper fix for these situations
2534                  * will require awareness of zones in the
2535                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2536                  */
2537                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2538                         continue;
2539
2540                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2541                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2542                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2543                         int ret;
2544
2545                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2546                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2547                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2548                                 goto try_this_zone;
2549
2550                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2551                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2552                                 continue;
2553
2554                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2555                         switch (ret) {
2556                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2557                                 /* did not scan */
2558                                 continue;
2559                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2560                                 /* scanned but unreclaimable */
2561                                 continue;
2562                         default:
2563                                 /* did we reclaim enough */
2564                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2565                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2566                                         goto try_this_zone;
2567
2568                                 continue;
2569                         }
2570                 }
2571
2572 try_this_zone:
2573                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2574                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2575                 if (page) {
2576                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2577                                 goto try_this_zone;
2578
2579                         /*
2580                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2581                          * if the pageblock should be reserved for the future
2582                          */
2583                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2584                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2585
2586                         return page;
2587                 }
2588         }
2589
2590         /*
2591          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2592          * local node.  However, the local node might have free pages left
2593          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2594          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2595          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2596          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2597          */
2598         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2599                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2600                 if (nr_fair_skipped) {
2601                         zonelist_rescan = true;
2602                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2603                 }
2604                 if (nr_online_nodes > 1)
2605                         zonelist_rescan = true;
2606         }
2607
2608         if (zonelist_rescan)
2609                 goto zonelist_scan;
2610
2611         return NULL;
2612 }
2613
2614 /*
2615  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2616  * meminfo in irq context.
2617  */
2618 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2619 {
2620         bool ret = false;
2621
2622 #if NODES_SHIFT > 8
2623         ret = in_interrupt();
2624 #endif
2625         return ret;
2626 }
2627
2628 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2629                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2630                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2631
2632 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2633 {
2634         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2635
2636         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2637             debug_guardpage_minorder() > 0)
2638                 return;
2639
2640         /*
2641          * This documents exceptions given to allocations in certain
2642          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2643          * of allowed nodes.
2644          */
2645         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2646                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2647                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2648                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2649         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2650                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2651
2652         if (fmt) {
2653                 struct va_format vaf;
2654                 va_list args;
2655
2656                 va_start(args, fmt);
2657
2658                 vaf.fmt = fmt;
2659                 vaf.va = &args;
2660
2661                 pr_warn("%pV", &vaf);
2662
2663                 va_end(args);
2664         }
2665
2666         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:0x%x\n",
2667                 current->comm, order, gfp_mask);
2668
2669         dump_stack();
2670         if (!should_suppress_show_mem())
2671                 show_mem(filter);
2672 }
2673
2674 static inline struct page *
2675 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2676         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2677 {
2678         struct oom_control oc = {
2679                 .zonelist = ac->zonelist,
2680                 .nodemask = ac->nodemask,
2681                 .gfp_mask = gfp_mask,
2682                 .order = order,
2683         };
2684         struct page *page;
2685
2686         *did_some_progress = 0;
2687
2688         /*
2689          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2690          * making progress for us.
2691          */
2692         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2693                 *did_some_progress = 1;
2694                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2695                 return NULL;
2696         }
2697
2698         /*
2699          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2700          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2701          * we're still under heavy pressure.
2702          */
2703         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2704                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2705         if (page)
2706                 goto out;
2707
2708         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2709                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2710                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2711                         goto out;
2712                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2713                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2714                         goto out;
2715                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2716                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2717                         goto out;
2718                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2719                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2720                         /*
2721                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2722                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2723                          * keep looping as per tradition.
2724                          */
2725                         *did_some_progress = 1;
2726                         goto out;
2727                 }
2728                 if (pm_suspended_storage())
2729                         goto out;
2730                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2731                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2732                         goto out;
2733         }
2734         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2735         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2736                 *did_some_progress = 1;
2737 out:
2738         mutex_unlock(&oom_lock);
2739         return page;
2740 }
2741
2742 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2743 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2744 static struct page *
2745 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2746                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2747                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2748                 bool *deferred_compaction)
2749 {
2750         unsigned long compact_result;
2751         struct page *page;
2752
2753         if (!order)
2754                 return NULL;
2755
2756         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2757         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2758                                                 mode, contended_compaction);
2759         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2760
2761         switch (compact_result) {
2762         case COMPACT_DEFERRED:
2763                 *deferred_compaction = true;
2764                 /* fall-through */
2765         case COMPACT_SKIPPED:
2766                 return NULL;
2767         default:
2768                 break;
2769         }
2770
2771         /*
2772          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2773          * count a compaction stall
2774          */
2775         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2776
2777         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2778                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2779
2780         if (page) {
2781                 struct zone *zone = page_zone(page);
2782
2783                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2784                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2785                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2786                 return page;
2787         }
2788
2789         /*
2790          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2791          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2792          */
2793         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2794
2795         cond_resched();
2796
2797         return NULL;
2798 }
2799 #else
2800 static inline struct page *
2801 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2802                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2803                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2804                 bool *deferred_compaction)
2805 {
2806         return NULL;
2807 }
2808 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2809
2810 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2811 static int
2812 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2813                                         const struct alloc_context *ac)
2814 {
2815         struct reclaim_state reclaim_state;
2816         int progress;
2817
2818         cond_resched();
2819
2820         /* We now go into synchronous reclaim */
2821         cpuset_memory_pressure_bump();
2822         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2823         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2824         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2825         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2826
2827         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2828                                                                 ac->nodemask);
2829
2830         current->reclaim_state = NULL;
2831         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2832         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2833
2834         cond_resched();
2835
2836         return progress;
2837 }
2838
2839 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2840 static inline struct page *
2841 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2842                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2843                 unsigned long *did_some_progress)
2844 {
2845         struct page *page = NULL;
2846         bool drained = false;
2847
2848         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2849         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2850                 return NULL;
2851
2852 retry:
2853         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2854                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2855
2856         /*
2857          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2858          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2859          * Shrink them them and try again
2860          */
2861         if (!page && !drained) {
2862                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2863                 drain_all_pages(NULL);
2864                 drained = true;
2865                 goto retry;
2866         }
2867
2868         return page;
2869 }
2870
2871 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2872 {
2873         struct zoneref *z;
2874         struct zone *zone;
2875
2876         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2877                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2878                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2879 }
2880
2881 static inline int
2882 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2883 {
2884         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2885
2886         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2887         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2888
2889         /*
2890          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2891          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2892          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2893          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2894          */
2895         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2896
2897         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2898                 /*
2899                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2900                  * if it can't schedule.
2901                  */
2902                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2903                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2904                 /*
2905                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2906                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2907                  */
2908                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2909         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2910                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2911
2912         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2913                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2914                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2915                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2916                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2917                 else if (!in_interrupt() &&
2918                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2919                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2920                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2921         }
2922 #ifdef CONFIG_CMA
2923         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2924                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2925 #endif
2926         return alloc_flags;
2927 }
2928
2929 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2930 {
2931         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2932 }
2933
2934 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2935 {
2936         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
2937 }
2938
2939 static inline struct page *
2940 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2941                                                 struct alloc_context *ac)
2942 {
2943         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
2944         struct page *page = NULL;
2945         int alloc_flags;
2946         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2947         unsigned long did_some_progress;
2948         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2949         bool deferred_compaction = false;
2950         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2951
2952         /*
2953          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2954          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2955          * be using allocators in order of preference for an area that is
2956          * too large.
2957          */
2958         if (order >= MAX_ORDER) {
2959                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2960                 return NULL;
2961         }
2962
2963         /*
2964          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
2965          * callers that are not in atomic context.
2966          */
2967         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
2968                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
2969                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
2970
2971         /*
2972          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
2973          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
2974          * speculative node-specific allocation.
2975          */
2976         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
2977                 goto nopage;
2978
2979 retry:
2980         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
2981                 wake_all_kswapds(order, ac);
2982
2983         /*
2984          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2985          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2986          * to how we want to proceed.
2987          */
2988         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2989
2990         /*
2991          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2992          * cpusets.
2993          */
2994         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
2995                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2996                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
2997                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
2998                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2999         }
3000
3001         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3002         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3003                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3004         if (page)
3005                 goto got_pg;
3006
3007         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3008         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3009                 /*
3010                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3011                  * the allocation is high priority and these type of
3012                  * allocations are system rather than user orientated
3013                  */
3014                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3015                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3016                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3017                 if (page)
3018                         goto got_pg;
3019         }
3020
3021         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3022         if (!can_direct_reclaim) {
3023                 /*
3024                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3025                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3026                  * to fail.
3027                  */
3028                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3029                 goto nopage;
3030         }
3031
3032         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3033         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3034                 /*
3035                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3036                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3037                  * for somebody to do a work for us.
3038                  */
3039                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3040                         cond_resched();
3041                         goto retry;
3042                 }
3043                 goto nopage;
3044         }
3045
3046         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3047         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3048                 goto nopage;
3049
3050         /*
3051          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3052          * attempts after direct reclaim are synchronous
3053          */
3054         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3055                                         migration_mode,
3056                                         &contended_compaction,
3057                                         &deferred_compaction);
3058         if (page)
3059                 goto got_pg;
3060
3061         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3062         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3063                 /*
3064                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3065                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3066                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3067                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3068                  * instead of entering direct reclaim.
3069                  */
3070                 if (deferred_compaction)
3071                         goto nopage;
3072
3073                 /*
3074                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3075                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3076                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3077                  * so we fallback to base pages instead.
3078                  */
3079                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3080                         goto nopage;
3081
3082                 /*
3083                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3084                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3085                  * khugepaged trying to collapse.
3086                  */
3087                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3088                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3089                         goto nopage;
3090         }
3091
3092         /*
3093          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3094          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3095          * khugepaged trying to collapse.
3096          */
3097         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3098                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3099
3100         /* Try direct reclaim and then allocating */
3101         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3102                                                         &did_some_progress);
3103         if (page)
3104                 goto got_pg;
3105
3106         /* Do not loop if specifically requested */
3107         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3108                 goto noretry;
3109
3110         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3111         pages_reclaimed += did_some_progress;
3112         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3113             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3114                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3115                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3116                 goto retry;
3117         }
3118
3119         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3120         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3121         if (page)
3122                 goto got_pg;
3123
3124         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3125         if (did_some_progress)
3126                 goto retry;
3127
3128 noretry:
3129         /*
3130          * High-order allocations do not necessarily loop after
3131          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3132          * being called after reclaim so call directly if necessary
3133          */
3134         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3135                                             ac, migration_mode,
3136                                             &contended_compaction,
3137                                             &deferred_compaction);
3138         if (page)
3139                 goto got_pg;
3140 nopage:
3141         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3142 got_pg:
3143         return page;
3144 }
3145
3146 /*
3147  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3148  */
3149 struct page *
3150 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3151                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3152 {
3153         struct zoneref *preferred_zoneref;
3154         struct page *page = NULL;
3155         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3156         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3157         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3158         struct alloc_context ac = {
3159                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3160                 .nodemask = nodemask,
3161                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3162         };
3163
3164         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3165
3166         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3167
3168         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3169
3170         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3171                 return NULL;
3172
3173         /*
3174          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3175          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3176          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3177          */
3178         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3179                 return NULL;
3180
3181         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3182                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3183
3184 retry_cpuset:
3185         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3186
3187         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3188         ac.zonelist = zonelist;
3189
3190         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3191         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3192
3193         /* The preferred zone is used for statistics later */
3194         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3195                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3196                                 &ac.preferred_zone);
3197         if (!ac.preferred_zone)
3198                 goto out;
3199         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3200
3201         /* First allocation attempt */
3202         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3203         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3204         if (unlikely(!page)) {
3205                 /*
3206                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3207                  * can deadlock because I/O on the device might not
3208                  * complete.
3209                  */
3210                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3211                 ac.spread_dirty_pages = false;
3212
3213                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3214         }
3215
3216         if (kmemcheck_enabled && page)
3217                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3218
3219         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3220
3221 out:
3222         /*
3223          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3224          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3225          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3226          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3227          */
3228         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3229                 goto retry_cpuset;
3230
3231         return page;
3232 }
3233 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3234
3235 /*
3236  * Common helper functions.
3237  */
3238 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3239 {
3240         struct page *page;
3241
3242         /*
3243          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3244          * a highmem page
3245          */
3246         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3247
3248         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3249         if (!page)
3250                 return 0;
3251         return (unsigned long) page_address(page);
3252 }
3253 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3254
3255 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3256 {
3257         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3258 }
3259 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3260
3261 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3262 {
3263         if (put_page_testzero(page)) {
3264                 if (order == 0)
3265                         free_hot_cold_page(page, false);
3266                 else
3267                         __free_pages_ok(page, order);
3268         }
3269 }
3270
3271 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3272
3273 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3274 {
3275         if (addr != 0) {
3276                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3277                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3278         }
3279 }
3280
3281 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3282
3283 /*
3284  * Page Fragment:
3285  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3286  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3287  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3288  *
3289  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3290  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3291  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3292  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3293  */
3294 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3295                                        gfp_t gfp_mask)
3296 {
3297         struct page *page = NULL;
3298         gfp_t gfp = gfp_mask;
3299
3300 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3301         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3302                     __GFP_NOMEMALLOC;
3303         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3304                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3305         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3306 #endif
3307         if (unlikely(!page))
3308                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3309
3310         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3311
3312         return page;
3313 }
3314
3315 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3316                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3317 {
3318         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3319         struct page *page;
3320         int offset;
3321
3322         if (unlikely(!nc->va)) {
3323 refill:
3324                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3325                 if (!page)
3326                         return NULL;
3327
3328 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3329                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3330                 size = nc->size;
3331 #endif
3332                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3333                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3334                  */
3335                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3336
3337                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3338                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3339                 nc->pagecnt_bias = size;
3340                 nc->offset = size;
3341         }
3342
3343         offset = nc->offset - fragsz;
3344         if (unlikely(offset < 0)) {
3345                 page = virt_to_page(nc->va);
3346
3347                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3348                         goto refill;
3349
3350 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3351                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3352                 size = nc->size;
3353 #endif
3354                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3355                 atomic_set(&page->_count, size);
3356
3357                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3358                 nc->pagecnt_bias = size;
3359                 offset = size - fragsz;
3360         }
3361
3362         nc->pagecnt_bias--;
3363         nc->offset = offset;
3364
3365         return nc->va + offset;
3366 }
3367 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3368
3369 /*
3370  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3371  */
3372 void __free_page_frag(void *addr)
3373 {
3374         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3375
3376         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3377                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3378 }
3379 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3380
3381 /*
3382  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3383  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3384  * equivalent to alloc_pages.
3385  *
3386  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3387  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3388  */
3389 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3390 {
3391         struct page *page;
3392
3393         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3394         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3395                 __free_pages(page, order);
3396                 page = NULL;
3397         }
3398         return page;
3399 }
3400
3401 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3402 {
3403         struct page *page;
3404
3405         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3406         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3407                 __free_pages(page, order);
3408                 page = NULL;
3409         }
3410         return page;
3411 }
3412
3413 /*
3414  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3415  * alloc_kmem_pages.
3416  */
3417 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3418 {
3419         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3420         __free_pages(page, order);
3421 }
3422
3423 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3424 {
3425         if (addr != 0) {
3426                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3427                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3428         }
3429 }
3430
3431 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3432                 size_t size)
3433 {
3434         if (addr) {
3435                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3436                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3437
3438                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3439                 while (used < alloc_end) {
3440                         free_page(used);
3441                         used += PAGE_SIZE;
3442                 }
3443         }
3444         return (void *)addr;
3445 }
3446
3447 /**
3448  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3449  * @size: the number of bytes to allocate
3450  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3451  *
3452  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3453  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3454  * allocate memory in power-of-two pages.
3455  *
3456  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3457  *
3458  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3459  */
3460 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3461 {
3462         unsigned int order = get_order(size);
3463         unsigned long addr;
3464
3465         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3466         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3467 }
3468 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3469
3470 /**
3471  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3472  *                         pages on a node.
3473  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3474  * @size: the number of bytes to allocate
3475  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3476  *
3477  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3478  * back.
3479  */
3480 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3481 {
3482         unsigned int order = get_order(size);
3483         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3484         if (!p)
3485                 return NULL;
3486         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3487 }
3488
3489 /**
3490  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3491  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3492  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3493  *
3494  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3495  */
3496 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3497 {
3498         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3499         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3500
3501         while (addr < end) {
3502                 free_page(addr);
3503                 addr += PAGE_SIZE;
3504         }
3505 }
3506 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3507
3508 /**
3509  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3510  * @offset: The zone index of the highest zone
3511  *
3512  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3513  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3514  * zone, the number of pages is calculated as:
3515  *     managed_pages - high_pages
3516  */
3517 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3518 {
3519         struct zoneref *z;
3520         struct zone *zone;
3521
3522         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3523         unsigned long sum = 0;
3524
3525         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3526
3527         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3528                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3529                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3530                 if (size > high)
3531                         sum += size - high;
3532         }
3533
3534         return sum;
3535 }
3536
3537 /**
3538  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3539  *
3540  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3541  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3542  */
3543 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3544 {
3545         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3546 }
3547 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3548
3549 /**
3550  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3551  *
3552  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3553  * high watermark within all zones.
3554  */
3555 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3556 {
3557         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3558 }
3559
3560 static inline void show_node(struct zone *zone)
3561 {
3562         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3563                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3564 }
3565
3566 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3567 {
3568         val->totalram = totalram_pages;
3569         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3570         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3571         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3572         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3573         val->freehigh = nr_free_highpages();
3574         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3575 }
3576
3577 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3578
3579 #ifdef CONFIG_NUMA
3580 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3581 {
3582         int zone_type;          /* needs to be signed */
3583         unsigned long managed_pages = 0;
3584         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3585
3586         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3587                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3588         val->totalram = managed_pages;
3589         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3590         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3591 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3592         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3593         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3594                         NR_FREE_PAGES);
3595 #else
3596         val->totalhigh = 0;
3597         val->freehigh = 0;
3598 #endif
3599         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3600 }
3601 #endif
3602
3603 /*
3604  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3605  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3606  */
3607 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3608 {
3609         bool ret = false;
3610         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3611
3612         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3613                 goto out;
3614
3615         do {
3616                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3617                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3618         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3619 out:
3620         return ret;
3621 }
3622
3623 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3624
3625 static void show_migration_types(unsigned char type)
3626 {
3627         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3628                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3629                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3630                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3631                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3632 #ifdef CONFIG_CMA
3633                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3634 #endif
3635 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3636                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3637 #endif
3638         };
3639         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3640         char *p = tmp;
3641         int i;
3642
3643         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3644                 if (type & (1 << i))
3645                         *p++ = types[i];
3646         }
3647
3648         *p = '\0';
3649         printk("(%s) ", tmp);
3650 }
3651
3652 /*
3653  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3654  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3655  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3656  *
3657  * Bits in @filter:
3658  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3659  *   cpuset.
3660  */
3661 void show_free_areas(unsigned int filter)
3662 {
3663         unsigned long free_pcp = 0;
3664         int cpu;
3665         struct zone *zone;
3666
3667         for_each_populated_zone(zone) {
3668                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3669                         continue;
3670
3671                 for_each_online_cpu(cpu)
3672                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3673         }
3674
3675         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3676                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3677                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3678                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3679                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3680                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3681                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3682                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3683                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3684                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3685                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3686                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3687                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3688                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3689                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3690                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3691                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3692                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3693                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3694                 global_page_state(NR_SHMEM),
3695                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3696                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3697                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3698                 free_pcp,
3699                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3700
3701         for_each_populated_zone(zone) {
3702                 int i;
3703
3704                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3705                         continue;
3706
3707                 free_pcp = 0;
3708                 for_each_online_cpu(cpu)
3709                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3710
3711                 show_node(zone);
3712                 printk("%s"
3713                         " free:%lukB"
3714                         " min:%lukB"
3715                         " low:%lukB"
3716                         " high:%lukB"
3717                         " active_anon:%lukB"
3718                         " inactive_anon:%lukB"
3719                         " active_file:%lukB"
3720                         " inactive_file:%lukB"
3721                         " unevictable:%lukB"
3722                         " isolated(anon):%lukB"
3723                         " isolated(file):%lukB"
3724                         " present:%lukB"
3725                         " managed:%lukB"
3726                         " mlocked:%lukB"
3727                         " dirty:%lukB"
3728                         " writeback:%lukB"
3729                         " mapped:%lukB"
3730                         " shmem:%lukB"
3731                         " slab_reclaimable:%lukB"
3732                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3733                         " kernel_stack:%lukB"
3734                         " pagetables:%lukB"
3735                         " unstable:%lukB"
3736                         " bounce:%lukB"
3737                         " free_pcp:%lukB"
3738                         " local_pcp:%ukB"
3739                         " free_cma:%lukB"
3740                         " writeback_tmp:%lukB"
3741                         " pages_scanned:%lu"
3742                         " all_unreclaimable? %s"
3743                         "\n",
3744                         zone->name,
3745                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3746                         K(min_wmark_pages(zone)),
3747                         K(low_wmark_pages(zone)),
3748                         K(high_wmark_pages(zone)),
3749                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3750                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3751                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3752                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3753                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3754                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3755                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3756                         K(zone->present_pages),
3757                         K(zone->managed_pages),
3758                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3759                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3760                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3761                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3762                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3763                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3764                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3765                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3766                                 THREAD_SIZE / 1024,
3767                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3768                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3769                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3770                         K(free_pcp),
3771                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3772                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3773                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3774                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3775                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3776                         );
3777                 printk("lowmem_reserve[]:");
3778                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3779                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3780                 printk("\n");
3781         }
3782
3783         for_each_populated_zone(zone) {
3784                 unsigned int order;
3785                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3786                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3787
3788                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3789                         continue;
3790                 show_node(zone);
3791                 printk("%s: ", zone->name);
3792
3793                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3794                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3795                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3796                         int type;
3797
3798                         nr[order] = area->nr_free;
3799                         total += nr[order] << order;
3800
3801                         types[order] = 0;
3802                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3803                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3804                                         types[order] |= 1 << type;
3805                         }
3806                 }
3807                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3808                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3809                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3810                         if (nr[order])
3811                                 show_migration_types(types[order]);
3812                 }
3813                 printk("= %lukB\n", K(total));
3814         }
3815
3816         hugetlb_show_meminfo();
3817
3818         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3819
3820         show_swap_cache_info();
3821 }
3822
3823 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3824 {
3825         zoneref->zone = zone;
3826         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3827 }
3828
3829 /*
3830  * Builds allocation fallback zone lists.
3831  *
3832  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3833  */
3834 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3835                                 int nr_zones)
3836 {
3837         struct zone *zone;
3838         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3839
3840         do {
3841                 zone_type--;
3842                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3843                 if (populated_zone(zone)) {
3844                         zoneref_set_zone(zone,
3845                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3846                         check_highest_zone(zone_type);
3847                 }
3848         } while (zone_type);
3849
3850         return nr_zones;
3851 }
3852
3853
3854 /*
3855  *  zonelist_order:
3856  *  0 = automatic detection of better ordering.
3857  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3858  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3859  *
3860  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3861  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3862  */
3863 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3864 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3865 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3866
3867 /* zonelist order in the kernel.
3868  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3869  */
3870 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3871 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3872
3873
3874 #ifdef CONFIG_NUMA
3875 /* The value user specified ....changed by config */
3876 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3877 /* string for sysctl */
3878 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3879 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3880
3881 /*
3882  * interface for configure zonelist ordering.
3883  * command line option "numa_zonelist_order"
3884  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3885  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3886  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3887  */
3888
3889 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3890 {
3891         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3892                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3893         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3894                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3895         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3896                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3897         } else {
3898                 printk(KERN_WARNING
3899                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3900                         "%s\n", s);
3901                 return -EINVAL;
3902         }
3903         return 0;
3904 }
3905
3906 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3907 {
3908         int ret;
3909
3910         if (!s)
3911                 return 0;
3912
3913         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3914         if (ret == 0)
3915                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3916
3917         return ret;
3918 }
3919 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3920
3921 /*
3922  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3923  */
3924 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3925                 void __user *buffer, size_t *length,
3926                 loff_t *ppos)
3927 {
3928         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3929         int ret;
3930         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3931
3932         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3933         if (write) {
3934                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3935                         ret = -EINVAL;
3936                         goto out;
3937                 }
3938                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3939         }
3940         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3941         if (ret)
3942                 goto out;
3943         if (write) {
3944                 int oldval = user_zonelist_order;
3945
3946                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3947                 if (ret) {
3948                         /*
3949                          * bogus value.  restore saved string
3950                          */
3951                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3952                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3953                         user_zonelist_order = oldval;
3954                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3955                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3956                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3957                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3958                 }
3959         }
3960 out:
3961         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3962         return ret;
3963 }
3964
3965
3966 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3967 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3968
3969 /**
3970  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3971  * @node: node whose fallback list we're appending
3972  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3973  *
3974  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3975  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3976  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3977  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3978  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3979  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3980  * on them otherwise.
3981  * It returns -1 if no node is found.
3982  */
3983 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3984 {
3985         int n, val;
3986         int min_val = INT_MAX;
3987         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3988         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3989
3990         /* Use the local node if we haven't already */
3991         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3992                 node_set(node, *used_node_mask);
3993                 return node;
3994         }
3995
3996         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3997
3998                 /* Don't want a node to appear more than once */
3999                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4000                         continue;
4001
4002                 /* Use the distance array to find the distance */
4003                 val = node_distance(node, n);
4004
4005                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4006                 val += (n < node);
4007
4008                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4009                 tmp = cpumask_of_node(n);
4010                 if (!cpumask_empty(tmp))
4011                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4012
4013                 /* Slight preference for less loaded node */
4014                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4015                 val += node_load[n];
4016
4017                 if (val < min_val) {
4018                         min_val = val;
4019                         best_node = n;
4020                 }
4021         }
4022
4023         if (best_node >= 0)
4024                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4025
4026         return best_node;
4027 }
4028
4029
4030 /*
4031  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4032  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4033  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4034  */
4035 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4036 {
4037         int j;
4038         struct zonelist *zonelist;
4039
4040         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4041         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4042                 ;
4043         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4044         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4045         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4046 }
4047
4048 /*
4049  * Build gfp_thisnode zonelists
4050  */
4051 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4052 {
4053         int j;
4054         struct zonelist *zonelist;
4055
4056         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4057         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4058         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4059         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4060 }
4061
4062 /*
4063  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4064  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4065  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4066  * may still exist in local DMA zone.
4067  */
4068 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4069
4070 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4071 {
4072         int pos, j, node;
4073         int zone_type;          /* needs to be signed */
4074         struct zone *z;
4075         struct zonelist *zonelist;
4076
4077         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4078         pos = 0;
4079         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4080                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4081                         node = node_order[j];
4082                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4083                         if (populated_zone(z)) {
4084                                 zoneref_set_zone(z,
4085                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4086                                 check_highest_zone(zone_type);
4087                         }
4088                 }
4089         }
4090         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4091         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4092 }
4093
4094 #if defined(CONFIG_64BIT)
4095 /*
4096  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4097  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4098  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4099  */
4100 static int default_zonelist_order(void)
4101 {
4102         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4103 }
4104 #else
4105 /*
4106  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4107  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4108  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4109  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4110  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4111  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4112  */
4113 static int default_zonelist_order(void)
4114 {
4115         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4116 }
4117 #endif /* CONFIG_64BIT */
4118
4119 static void set_zonelist_order(void)
4120 {
4121         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4122                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4123         else
4124                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4125 }
4126
4127 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4128 {
4129         int i, node, load;
4130         nodemask_t used_mask;
4131         int local_node, prev_node;
4132         struct zonelist *zonelist;
4133         unsigned int order = current_zonelist_order;
4134
4135         /* initialize zonelists */
4136         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4137                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4138                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4139                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4140         }
4141
4142         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4143         local_node = pgdat->node_id;
4144         load = nr_online_nodes;
4145         prev_node = local_node;
4146         nodes_clear(used_mask);
4147
4148         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4149         i = 0;
4150
4151         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4152                 /*
4153                  * We don't want to pressure a particular node.
4154                  * So adding penalty to the first node in same
4155                  * distance group to make it round-robin.
4156                  */
4157                 if (node_distance(local_node, node) !=
4158                     node_distance(local_node, prev_node))
4159                         node_load[node] = load;
4160
4161                 prev_node = node;
4162                 load--;
4163                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4164                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4165                 else
4166                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4167         }
4168
4169         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4170                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4171                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4172         }
4173
4174         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4175 }
4176
4177 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4178 /*
4179  * Return node id of node used for "local" allocations.
4180  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4181  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4182  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4183  */
4184 int local_memory_node(int node)
4185 {
4186         struct zone *zone;
4187
4188         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4189                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4190                                    NULL,
4191                                    &zone);
4192         return zone->node;
4193 }
4194 #endif
4195
4196 #else   /* CONFIG_NUMA */
4197
4198 static void set_zonelist_order(void)
4199 {
4200         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4201 }
4202
4203 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4204 {
4205         int node, local_node;
4206         enum zone_type j;
4207         struct zonelist *zonelist;
4208
4209         local_node = pgdat->node_id;
4210
4211         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4212         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4213
4214         /*
4215          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4216          * of all the other nodes.
4217          * We don't want to pressure a particular node, so when
4218          * building the zones for node N, we make sure that the
4219          * zones coming right after the local ones are those from
4220          * node N+1 (modulo N)
4221          */
4222         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4223                 if (!node_online(node))
4224                         continue;
4225                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4226         }
4227         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4228                 if (!node_online(node))
4229                         continue;
4230                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4231         }
4232
4233         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4234         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4235 }
4236
4237 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4238
4239 /*
4240  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4241  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4242  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4243  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4244  * with interrupts disabled.
4245  *
4246  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4247  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4248  * hotplugged processors.
4249  *
4250  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4251  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4252  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4253  */
4254 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4255 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4256 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4257
4258 /*
4259  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4260  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4261  */
4262 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4263
4264 /* return values int ....just for stop_machine() */
4265 static int __build_all_zonelists(void *data)
4266 {
4267         int nid;
4268         int cpu;
4269         pg_data_t *self = data;
4270
4271 #ifdef CONFIG_NUMA
4272         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4273 #endif
4274
4275         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4276                 build_zonelists(self);
4277         }
4278
4279         for_each_online_node(nid) {
4280                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4281
4282                 build_zonelists(pgdat);
4283         }
4284
4285         /*
4286          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4287          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4288          * each zone will be allocated later when the per cpu
4289          * allocator is available.
4290          *
4291          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4292          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4293          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4294          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4295          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4296          * (a chicken-egg dilemma).
4297          */
4298         for_each_possible_cpu(cpu) {
4299                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4300
4301 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4302                 /*
4303                  * We now know the "local memory node" for each node--
4304                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4305                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4306                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4307                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4308                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4309                  */
4310                 if (cpu_online(cpu))
4311                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4312 #endif
4313         }
4314
4315         return 0;
4316 }
4317
4318 static noinline void __init
4319 build_all_zonelists_init(void)
4320 {
4321         __build_all_zonelists(NULL);
4322         mminit_verify_zonelist();
4323         cpuset_init_current_mems_allowed();
4324 }
4325
4326 /*
4327  * Called with zonelists_mutex held always
4328  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4329  *
4330  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4331  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4332  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4333  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4334  */
4335 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4336 {
4337         set_zonelist_order();
4338
4339         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4340                 build_all_zonelists_init();
4341         } else {
4342 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4343                 if (zone)
4344                         setup_zone_pageset(zone);
4345 #endif
4346                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4347                    of zonelist */
4348                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4349                 /* cpuset refresh routine should be here */
4350         }
4351         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4352         /*
4353          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4354          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4355          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4356          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4357          * disabled and enable it later
4358          */
4359         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4360                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4361         else
4362                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4363
4364         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4365                 "Total pages: %ld\n",
4366                         nr_online_nodes,
4367                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4368                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4369                         vm_total_pages);
4370 #ifdef CONFIG_NUMA
4371         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4372 #endif
4373 }
4374
4375 /*
4376  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4377  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4378  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4379  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4380  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4381  * conservative, even though it seems large.
4382  *
4383  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4384  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4385  */
4386 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4387
4388 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4389 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4390 {
4391         unsigned long size = 1;
4392
4393         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4394
4395         while (size < pages)
4396                 size <<= 1;
4397
4398         /*
4399          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4400          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4401          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4402          */
4403         size = min(size, 4096UL);
4404
4405         return max(size, 4UL);
4406 }
4407 #else
4408 /*
4409  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4410  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4411  *
4412  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4413  *
4414  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4415  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4416  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4417  *
4418  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4419  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4420  *
4421  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4422  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4423  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4424  */
4425 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4426 {
4427         return 4096UL;
4428 }
4429 #endif
4430
4431 /*
4432  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4433  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4434  * hash function before the remainder is taken.
4435  */
4436 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4437 {
4438         return ffz(~size);
4439 }
4440
4441 /*
4442  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4443  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4444  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4445  */
4446 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4447                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4448 {
4449         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4450         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4451         unsigned long pfn;
4452         struct zone *z;
4453         unsigned long nr_initialised = 0;
4454
4455         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4456                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4457
4458         z = &pgdat->node_zones[zone];
4459         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4460                 /*
4461                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4462                  * handed to this function.  They do not
4463                  * exist on hotplugged memory.
4464                  */
4465                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4466                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4467                                 continue;
4468                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4469                                 continue;
4470                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4471                                                 &nr_initialised))
4472                                 break;
4473                 }
4474
4475                 /*
4476                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4477                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4478                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4479                  * the address space during boot when many long-lived
4480                  * kernel allocations are made.
4481                  *
4482                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4483                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4484                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4485                  * pfn out of zone.
4486                  */
4487                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4488                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4489
4490                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4491                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4492                 } else {
4493                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4494                 }
4495         }
4496 }
4497
4498 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4499 {
4500         unsigned int order, t;
4501         for_each_migratetype_order(order, t) {
4502                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4503                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4504         }
4505 }
4506
4507 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4508 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4509         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4510 #endif
4511
4512 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4513 {
4514 #ifdef CONFIG_MMU
4515         int batch;
4516
4517         /*
4518          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4519          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4520          *
4521          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4522          */
4523         batch = zone->managed_pages / 1024;
4524         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4525                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4526         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4527         if (batch < 1)
4528                 batch = 1;
4529
4530         /*
4531          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4532          * of 2 value was found to be more likely to have
4533          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4534          *
4535          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4536          * batches of pages, one task can end up with a lot
4537          * of pages of one half of the possible page colors
4538          * and the other with pages of the other colors.
4539          */
4540         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4541
4542         return batch;
4543
4544 #else
4545         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4546          * conditions.
4547          *
4548          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4549          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4550          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4551          *
4552          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4553          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4554          * can be a significant delay between the individual batches being
4555          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4556          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4557          */
4558         return 0;
4559 #endif
4560 }
4561
4562 /*
4563  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4564  * ->batch must never be higher then ->high.
4565  * The following function updates them in a safe manner without read side
4566  * locking.
4567  *
4568  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4569  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4570  *
4571  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4572  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4573  * exist).
4574  */
4575 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4576                 unsigned long batch)
4577 {
4578        /* start with a fail safe value for batch */
4579         pcp->batch = 1;
4580         smp_wmb();
4581
4582        /* Update high, then batch, in order */
4583         pcp->high = high;
4584         smp_wmb();
4585
4586         pcp->batch = batch;
4587 }
4588
4589 /* a companion to pageset_set_high() */
4590 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4591 {
4592         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4593 }
4594
4595 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4596 {
4597         struct per_cpu_pages *pcp;
4598         int migratetype;
4599
4600         memset(p, 0, sizeof(*p));
4601
4602         pcp = &p->pcp;
4603         pcp->count = 0;
4604         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4605                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4606 }
4607
4608 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4609 {
4610         pageset_init(p);
4611         pageset_set_batch(p, batch);
4612 }
4613
4614 /*
4615  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4616  * to the value high for the pageset p.
4617  */
4618 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4619                                 unsigned long high)
4620 {
4621         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4622         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4623                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4624
4625         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4626 }
4627
4628 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4629                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4630 {
4631         if (percpu_pagelist_fraction)
4632                 pageset_set_high(pcp,
4633                         (zone->managed_pages /
4634                                 percpu_pagelist_fraction));
4635         else
4636                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4637 }
4638
4639 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4640 {
4641         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4642
4643         pageset_init(pcp);
4644         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4645 }
4646
4647 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4648 {
4649         int cpu;
4650         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4651         for_each_possible_cpu(cpu)
4652                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4653 }
4654
4655 /*
4656  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4657  * Before this call only boot pagesets were available.
4658  */
4659 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4660 {
4661         struct zone *zone;
4662
4663         for_each_populated_zone(zone)
4664                 setup_zone_pageset(zone);
4665 }
4666
4667 static noinline __init_refok
4668 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4669 {
4670         int i;
4671         size_t alloc_size;
4672
4673         /*
4674          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4675          * per zone.
4676          */
4677         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4678                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4679         zone->wait_table_bits =
4680                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4681         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4682                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4683
4684         if (!slab_is_available()) {
4685                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4686                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4687                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4688         } else {
4689                 /*
4690                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4691                  * via memory hot-add.
4692                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4693                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4694                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4695                  * node itself as well.
4696                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4697                  * necessary.
4698                  */
4699                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4700         }
4701         if (!zone->wait_table)
4702                 return -ENOMEM;
4703
4704         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4705                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4706
4707         return 0;
4708 }
4709
4710 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4711 {
4712         /*
4713          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4714          * relies on the ability of the linker to provide the
4715          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4716          */
4717         zone->pageset = &boot_pageset;
4718
4719         if (populated_zone(zone))
4720                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4721                         zone->name, zone->present_pages,
4722                                          zone_batchsize(zone));
4723 }
4724
4725 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4726                                         unsigned long zone_start_pfn,
4727                                         unsigned long size)
4728 {
4729         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4730         int ret;
4731         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4732         if (ret)
4733                 return ret;
4734         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4735
4736         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4737
4738         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4739                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4740                         pgdat->node_id,
4741                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4742                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4743
4744         zone_init_free_lists(zone);
4745
4746         return 0;
4747 }
4748
4749 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4750 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4751
4752 /*
4753  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4754  */
4755 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4756                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4757 {
4758         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4759         int nid;
4760
4761         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4762                 return state->last_nid;
4763
4764         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4765         if (nid != -1) {
4766                 state->last_start = start_pfn;
4767                 state->last_end = end_pfn;
4768                 state->last_nid = nid;
4769         }
4770
4771         return nid;
4772 }
4773 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4774
4775 /**
4776  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4777  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4778  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4779  *
4780  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4781  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4782  * memblock_free_early_nid() manually.
4783  */
4784 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4785 {
4786         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4787         int i, this_nid;
4788
4789         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4790                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4791                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4792
4793                 if (start_pfn < end_pfn)
4794                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4795                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4796                                         this_nid);
4797         }
4798 }
4799
4800 /**
4801  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4802  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4803  *
4804  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4805  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4806  */
4807 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4808 {
4809         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4810         int i, this_nid;
4811
4812         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4813                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4814 }
4815
4816 /**
4817  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4818  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4819  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4820  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4821  *
4822  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4823  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4824  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4825  * PFNs will be 0.
4826  */
4827 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4828                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4829 {
4830         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4831         int i;
4832
4833         *start_pfn = -1UL;
4834         *end_pfn = 0;
4835
4836         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4837                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4838                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4839         }
4840
4841         if (*start_pfn == -1UL)
4842                 *start_pfn = 0;
4843 }
4844
4845 /*
4846  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4847  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4848  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4849  */
4850 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4851 {
4852         int zone_index;
4853         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4854                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4855                         continue;
4856
4857                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4858                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4859                         break;
4860         }
4861
4862         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4863         movable_zone = zone_index;
4864 }
4865
4866 /*
4867  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4868  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4869  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4870  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4871  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4872  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4873  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4874  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4875  */
4876 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4877                                         unsigned long zone_type,
4878                                         unsigned long node_start_pfn,
4879                                         unsigned long node_end_pfn,
4880                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4881                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4882 {
4883         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4884         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4885                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4886                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4887                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4888                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4889                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4890
4891                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4892                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4893                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4894                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4895
4896                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4897                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4898                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4899         }
4900 }
4901
4902 /*
4903  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4904  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4905  */
4906 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4907                                         unsigned long zone_type,
4908                                         unsigned long node_start_pfn,
4909                                         unsigned long node_end_pfn,
4910                                         unsigned long *ignored)
4911 {
4912         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4913
4914         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
4915         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
4916                 return 0;
4917
4918         /* Get the start and end of the zone */
4919         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4920         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4921         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4922                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4923                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4924
4925         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4926         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4927                 return 0;
4928
4929         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4930         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4931         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4932
4933         /* Return the spanned pages */
4934         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4935 }
4936
4937 /*
4938  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4939  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4940  */
4941 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4942                                 unsigned long range_start_pfn,
4943                                 unsigned long range_end_pfn)
4944 {
4945         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4946         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4947         int i;
4948
4949         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4950                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4951                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4952                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4953         }
4954         return nr_absent;
4955 }
4956
4957 /**
4958  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4959  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4960  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4961  *
4962  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4963  */
4964 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4965                                                         unsigned long end_pfn)
4966 {
4967         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4968 }
4969
4970 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4971 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4972                                         unsigned long zone_type,
4973                                         unsigned long node_start_pfn,
4974                                         unsigned long node_end_pfn,
4975                                         unsigned long *ignored)
4976 {
4977         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4978         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4979         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4980
4981         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
4982         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
4983                 return 0;
4984
4985         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4986         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4987
4988         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4989                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4990                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4991         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4992 }
4993
4994 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4995 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4996                                         unsigned long zone_type,
4997                                         unsigned long node_start_pfn,
4998                                         unsigned long node_end_pfn,
4999                                         unsigned long *zones_size)
5000 {
5001         return zones_size[zone_type];
5002 }
5003
5004 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5005                                                 unsigned long zone_type,
5006                                                 unsigned long node_start_pfn,
5007                                                 unsigned long node_end_pfn,
5008                                                 unsigned long *zholes_size)
5009 {
5010         if (!zholes_size)
5011                 return 0;
5012
5013         return zholes_size[zone_type];
5014 }
5015
5016 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5017
5018 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5019                                                 unsigned long node_start_pfn,
5020                                                 unsigned long node_end_pfn,
5021                                                 unsigned long *zones_size,
5022                                                 unsigned long *zholes_size)
5023 {
5024         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5025         enum zone_type i;
5026
5027         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5028                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5029                 unsigned long size, real_size;
5030
5031                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5032                                                   node_start_pfn,
5033                                                   node_end_pfn,
5034                                                   zones_size);
5035                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5036                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5037                                                   zholes_size);
5038                 zone->spanned_pages = size;
5039                 zone->present_pages = real_size;
5040
5041                 totalpages += size;
5042                 realtotalpages += real_size;
5043         }
5044
5045         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5046         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5047         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5048                                                         realtotalpages);
5049 }
5050
5051 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5052 /*
5053  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5054  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5055  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5056  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5057  * bytes.
5058  */
5059 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5060 {
5061         unsigned long usemapsize;
5062
5063         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5064         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5065         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5066         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5067         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5068
5069         return usemapsize / 8;
5070 }
5071
5072 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5073                                 struct zone *zone,
5074                                 unsigned long zone_start_pfn,
5075                                 unsigned long zonesize)
5076 {
5077         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5078         zone->pageblock_flags = NULL;
5079         if (usemapsize)
5080                 zone->pageblock_flags =
5081                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5082                                                          pgdat->node_id);
5083 }
5084 #else
5085 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5086                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5087 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5088
5089 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5090
5091 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5092 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5093 {
5094         unsigned int order;
5095
5096         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5097         if (pageblock_order)
5098                 return;
5099
5100         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5101                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5102         else
5103                 order = MAX_ORDER - 1;
5104
5105         /*
5106          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5107          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5108          * powerpc.
5109          */
5110         pageblock_order = order;
5111 }
5112 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5113
5114 /*
5115  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5116  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5117  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5118  * the kernel config
5119  */
5120 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5121 {
5122 }
5123
5124 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5125
5126 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5127                                                    unsigned long present_pages)
5128 {
5129         unsigned long pages = spanned_pages;
5130
5131         /*
5132          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5133          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5134          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5135          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5136          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5137          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5138          */
5139         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5140             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5141                 pages = present_pages;
5142
5143         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5144 }
5145
5146 /*
5147  * Set up the zone data structures:
5148  *   - mark all pages reserved
5149  *   - mark all memory queues empty
5150  *   - clear the memory bitmaps
5151  *
5152  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5153  */
5154 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5155 {
5156         enum zone_type j;
5157         int nid = pgdat->node_id;
5158         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5159         int ret;
5160
5161         pgdat_resize_init(pgdat);
5162 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5163         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5164         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5165         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5166 #endif
5167         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5168         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5169         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5170
5171         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5172                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5173                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5174
5175                 size = zone->spanned_pages;
5176                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5177
5178                 /*
5179                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5180                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5181                  * and per-cpu initialisations
5182                  */
5183                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5184                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5185                         if (freesize >= memmap_pages) {
5186                                 freesize -= memmap_pages;
5187                                 if (memmap_pages)
5188                                         printk(KERN_DEBUG
5189                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5190                                                zone_names[j], memmap_pages);
5191                         } else
5192                                 printk(KERN_WARNING
5193                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5194                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5195                 }
5196
5197                 /* Account for reserved pages */
5198                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5199                         freesize -= dma_reserve;
5200                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5201                                         zone_names[0], dma_reserve);
5202                 }
5203
5204                 if (!is_highmem_idx(j))
5205                         nr_kernel_pages += freesize;
5206                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5207                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5208                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5209                 nr_all_pages += freesize;
5210
5211                 /*
5212                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5213                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5214                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5215                  */
5216                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5217 #ifdef CONFIG_NUMA
5218                 zone->node = nid;
5219                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5220                                                 / 100;
5221                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5222 #endif
5223                 zone->name = zone_names[j];
5224                 spin_lock_init(&zone->lock);
5225                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5226                 zone_seqlock_init(zone);
5227                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5228                 zone_pcp_init(zone);
5229
5230                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5231                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5232
5233                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5234                 if (!size)
5235                         continue;
5236
5237                 set_pageblock_order();
5238                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5239                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5240                 BUG_ON(ret);
5241                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5242                 zone_start_pfn += size;
5243         }
5244 }
5245
5246 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5247 {
5248         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5249         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5250
5251         /* Skip empty nodes */
5252         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5253                 return;
5254
5255 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5256         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5257         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5258         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5259         if (!pgdat->node_mem_map) {
5260                 unsigned long size, end;
5261                 struct page *map;
5262
5263                 /*
5264                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5265                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5266                  * for the buddy allocator to function correctly.
5267                  */
5268                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5269                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5270                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5271                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5272                 if (!map)
5273                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5274                                                                pgdat->node_id);
5275                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5276         }
5277 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5278         /*
5279          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5280          */
5281         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5282                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5283 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5284                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5285                         mem_map -= offset;
5286 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5287         }
5288 #endif
5289 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5290 }
5291
5292 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5293                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5294 {
5295         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5296         unsigned long start_pfn = 0;
5297         unsigned long end_pfn = 0;
5298
5299         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5300         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5301
5302         reset_deferred_meminit(pgdat);
5303         pgdat->node_id = nid;
5304         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5305 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5306         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5307         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5308                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5309                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5310 #endif
5311         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5312                                   zones_size, zholes_size);
5313
5314         alloc_node_mem_map(pgdat);
5315 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5316         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5317                 nid, (unsigned long)pgdat,
5318                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5319 #endif
5320
5321         free_area_init_core(pgdat);
5322 }
5323
5324 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5325
5326 #if MAX_NUMNODES > 1
5327 /*
5328  * Figure out the number of possible node ids.
5329  */
5330 void __init setup_nr_node_ids(void)
5331 {
5332         unsigned int highest;
5333
5334         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5335         nr_node_ids = highest + 1;
5336 }
5337 #endif
5338
5339 /**
5340  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5341  *
5342  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5343  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5344  * all the nodes.
5345  *
5346  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5347  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5348  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5349  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5350  *
5351  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5352  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5353  * populated node map.
5354  *
5355  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5356  * requirement (single node).
5357  */
5358 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5359 {
5360         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5361         unsigned long start, end, mask;
5362         int last_nid = -1;
5363         int i, nid;
5364
5365         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5366                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5367                         last_nid = nid;
5368                         last_end = end;
5369                         continue;
5370                 }
5371
5372                 /*
5373                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5374                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5375                  * too coarse to separate the current node from the last.
5376                  */
5377                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5378                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5379                         mask <<= 1;
5380
5381                 /* accumulate all internode masks */
5382                 accl_mask |= mask;
5383         }
5384
5385         /* convert mask to number of pages */
5386         return ~accl_mask + 1;
5387 }
5388
5389 /* Find the lowest pfn for a node */
5390 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5391 {
5392         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5393         unsigned long start_pfn;
5394         int i;
5395
5396         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5397                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5398
5399         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5400                 printk(KERN_WARNING
5401                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5402                 return 0;
5403         }
5404
5405         return min_pfn;
5406 }
5407
5408 /**
5409  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5410  *
5411  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5412  * memblock_set_node().
5413  */
5414 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5415 {
5416         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5417 }
5418
5419 /*
5420  * early_calculate_totalpages()
5421  * Sum pages in active regions for movable zone.
5422  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5423  */
5424 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5425 {
5426         unsigned long totalpages = 0;
5427         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5428         int i, nid;
5429
5430         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5431                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5432
5433                 totalpages += pages;
5434                 if (pages)
5435                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5436         }
5437         return totalpages;
5438 }
5439
5440 /*
5441  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5442  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5443  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5444  * others
5445  */
5446 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5447 {
5448         int i, nid;
5449         unsigned long usable_startpfn;
5450         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5451         /* save the state before borrow the nodemask */
5452         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5453         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5454         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5455         struct memblock_region *r;
5456
5457         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5458         find_usable_zone_for_movable();
5459
5460         /*
5461          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5462          * options.
5463          */
5464         if (movable_node_is_enabled()) {
5465                 for_each_memblock(memory, r) {
5466                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5467                                 continue;
5468
5469                         nid = r->nid;
5470
5471                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5472                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5473                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5474                                 usable_startpfn;
5475                 }
5476
5477                 goto out2;
5478         }
5479
5480         /*
5481          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5482          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5483          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5484          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5485          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5486          * what movablecore would have allowed.
5487          */
5488         if (required_movablecore) {
5489                 unsigned long corepages;
5490
5491                 /*
5492                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5493                  * was requested by the user
5494                  */
5495                 required_movablecore =
5496                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5497                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5498                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5499
5500                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5501         }
5502
5503         /*
5504          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5505          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5506          */
5507         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5508                 goto out;
5509
5510         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5511         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5512
5513 restart:
5514         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5515         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5516         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5517                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5518
5519                 /*
5520                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5521                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5522                  * amount of memory for the kernel
5523                  */
5524                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5525                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5526
5527                 /*
5528                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5529                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5530                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5531                  */
5532                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5533
5534                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5535                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5536                         unsigned long size_pages;
5537
5538                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5539                         if (start_pfn >= end_pfn)
5540                                 continue;
5541
5542                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5543                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5544                                 unsigned long kernel_pages;
5545                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5546                                                                 - start_pfn;
5547
5548                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5549                                                         kernelcore_remaining);
5550                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5551                                                         required_kernelcore);
5552
5553                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5554                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5555
5556                                         /*
5557                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5558                                          * that if we have to rebalance
5559                                          * kernelcore across nodes, we will
5560                                          * not double account here
5561                                          */
5562                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5563                                         continue;
5564                                 }
5565                                 start_pfn = usable_startpfn;
5566                         }
5567
5568                         /*
5569                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5570                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5571                          * number of pages used as kernelcore
5572                          */
5573                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5574                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5575                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5576                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5577
5578                         /*
5579                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5580                          * break if the kernelcore for this node has been
5581                          * satisfied
5582                          */
5583                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5584                                                                 size_pages);
5585                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5586                         if (!kernelcore_remaining)
5587                                 break;
5588                 }
5589         }
5590
5591         /*
5592          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5593          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5594          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5595          * satisfied
5596          */
5597         usable_nodes--;
5598         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5599                 goto restart;
5600
5601 out2:
5602         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5603         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5604                 zone_movable_pfn[nid] =
5605                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5606
5607 out:
5608         /* restore the node_state */
5609         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5610 }
5611
5612 /* Any regular or high memory on that node ? */
5613 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5614 {
5615         enum zone_type zone_type;
5616
5617         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5618                 return;
5619
5620         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5621                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5622                 if (populated_zone(zone)) {
5623                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5624                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5625                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5626                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5627                         break;
5628                 }
5629         }
5630 }
5631
5632 /**
5633  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5634  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5635  *
5636  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5637  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5638  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5639  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5640  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5641  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5642  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5643  * at arch_max_dma_pfn.
5644  */
5645 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5646 {
5647         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5648         int i, nid;
5649
5650         /* Record where the zone boundaries are */
5651         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5652                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5653         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5654                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5655         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5656         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5657         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5658                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5659                         continue;
5660                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5661                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5662                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5663                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5664         }
5665         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5666         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5667
5668         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5669         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5670         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5671
5672         /* Print out the zone ranges */
5673         pr_info("Zone ranges:\n");
5674         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5675                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5676                         continue;
5677                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5678                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5679                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5680                         pr_cont("empty\n");
5681                 else
5682                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5683                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5684                                         << PAGE_SHIFT,
5685                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5686                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5687         }
5688
5689         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5690         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5691         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5692                 if (zone_movable_pfn[i])
5693                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5694                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5695         }
5696
5697         /* Print out the early node map */
5698         pr_info("Early memory node ranges\n");
5699         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5700                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5701                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5702                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5703
5704         /* Initialise every node */
5705         mminit_verify_pageflags_layout();
5706         setup_nr_node_ids();
5707         for_each_online_node(nid) {
5708                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5709                 free_area_init_node(nid, NULL,
5710                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5711
5712                 /* Any memory on that node */
5713                 if (pgdat->node_present_pages)
5714                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5715                 check_for_memory(pgdat, nid);
5716         }
5717 }
5718
5719 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5720 {
5721         unsigned long long coremem;
5722         if (!p)
5723                 return -EINVAL;
5724
5725         coremem = memparse(p, &p);
5726         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5727
5728         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5729         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5730
5731         return 0;
5732 }
5733
5734 /*
5735  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5736  * cannot be reclaimed or migrated.
5737  */
5738 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5739 {
5740         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5741 }
5742
5743 /*
5744  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5745  * can be reclaimed or migrated.
5746  */
5747 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5748 {
5749         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5750 }
5751
5752 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5753 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5754
5755 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5756
5757 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5758 {
5759         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5760         page_zone(page)->managed_pages += count;
5761         totalram_pages += count;
5762 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5763         if (PageHighMem(page))
5764                 totalhigh_pages += count;
5765 #endif
5766         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5767 }
5768 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5769
5770 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5771 {
5772         void *pos;
5773         unsigned long pages = 0;
5774
5775         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5776         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5777         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5778                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5779                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5780                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5781         }
5782
5783         if (pages && s)
5784                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5785                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5786
5787         return pages;
5788 }
5789 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5790
5791 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5792 void free_highmem_page(struct page *page)
5793 {
5794         __free_reserved_page(page);
5795         totalram_pages++;
5796         page_zone(page)->managed_pages++;
5797         totalhigh_pages++;
5798 }
5799 #endif
5800
5801
5802 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5803 {
5804         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5805         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5806
5807         physpages = get_num_physpages();
5808         codesize = _etext - _stext;
5809         datasize = _edata - _sdata;
5810         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5811         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5812         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5813         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5814
5815         /*
5816          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5817          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5818          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5819          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5820          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5821          */
5822 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5823         do { \
5824                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5825                         size -= adj; \
5826         } while (0)
5827
5828         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5829                      _sinittext, init_code_size);
5830         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5831         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5832         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5833         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5834
5835 #undef  adj_init_size
5836
5837         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5838                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5839                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5840 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5841                ", %luK highmem"
5842 #endif
5843                "%s%s)\n",
5844                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5845                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5846                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5847                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5848                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5849 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5850                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5851 #endif
5852                str ? ", " : "", str ? str : "");
5853 }
5854
5855 /**
5856  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5857  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5858  *
5859  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
5860  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5861  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5862  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5863  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5864  * smaller per-cpu batchsize.
5865  */
5866 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5867 {
5868         dma_reserve = new_dma_reserve;
5869 }
5870
5871 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5872 {
5873         free_area_init_node(0, zones_size,
5874                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5875 }
5876
5877 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5878                                  unsigned long action, void *hcpu)
5879 {
5880         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5881
5882         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5883                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5884                 drain_pages(cpu);
5885
5886                 /*
5887                  * Spill the event counters of the dead processor
5888                  * into the current processors event counters.
5889                  * This artificially elevates the count of the current
5890                  * processor.
5891                  */
5892                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5893
5894                 /*
5895                  * Zero the differential counters of the dead processor
5896                  * so that the vm statistics are consistent.
5897                  *
5898                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5899                  * race with what we are doing.
5900                  */
5901                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5902         }
5903         return NOTIFY_OK;
5904 }
5905
5906 void __init page_alloc_init(void)
5907 {
5908         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5909 }
5910
5911 /*
5912  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
5913  *      or min_free_kbytes changes.
5914  */
5915 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5916 {
5917         struct pglist_data *pgdat;
5918         unsigned long reserve_pages = 0;
5919         enum zone_type i, j;
5920
5921         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5922                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5923                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5924                         long max = 0;
5925
5926                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5927                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5928                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5929                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5930                         }
5931
5932                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5933                         max += high_wmark_pages(zone);
5934
5935                         if (max > zone->managed_pages)
5936                                 max = zone->managed_pages;
5937
5938                         zone->totalreserve_pages = max;
5939
5940                         reserve_pages += max;
5941                 }
5942         }
5943         totalreserve_pages = reserve_pages;
5944 }
5945
5946 /*
5947  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5948  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5949  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5950  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5951  */
5952 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5953 {
5954         struct pglist_data *pgdat;
5955         enum zone_type j, idx;
5956
5957         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5958                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5959                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5960                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5961
5962                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5963
5964                         idx = j;
5965                         while (idx) {
5966                                 struct zone *lower_zone;
5967
5968                                 idx--;
5969
5970                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5971                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5972
5973                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5974                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5975                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5976                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5977                         }
5978                 }
5979         }
5980
5981         /* update totalreserve_pages */
5982         calculate_totalreserve_pages();
5983 }
5984
5985 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5986 {
5987         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5988         unsigned long lowmem_pages = 0;
5989         struct zone *zone;
5990         unsigned long flags;
5991
5992         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5993         for_each_zone(zone) {
5994                 if (!is_highmem(zone))
5995                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5996         }
5997
5998         for_each_zone(zone) {
5999                 u64 tmp;
6000
6001                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6002                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6003                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6004                 if (is_highmem(zone)) {
6005                         /*
6006                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6007                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6008                          * value here.
6009                          *
6010                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6011                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6012                          * not be capped for highmem.
6013                          */
6014                         unsigned long min_pages;
6015
6016                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6017                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6018                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6019                 } else {
6020                         /*
6021                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6022                          * proportionate to the zone's size.
6023                          */
6024                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6025                 }
6026
6027                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6028                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6029
6030                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6031                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6032                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6033
6034                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6035         }
6036
6037         /* update totalreserve_pages */
6038         calculate_totalreserve_pages();
6039 }
6040
6041 /**
6042  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6043  * or when memory is hot-{added|removed}
6044  *
6045  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6046  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6047  */
6048 void setup_per_zone_wmarks(void)
6049 {
6050         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6051         __setup_per_zone_wmarks();
6052         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6053 }
6054
6055 /*
6056  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6057  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6058  * to be referenced again before it is swapped out.
6059  *
6060  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6061  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6062  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6063  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6064  *
6065  * total     target    max
6066  * memory    ratio     inactive anon
6067  * -------------------------------------
6068  *   10MB       1         5MB
6069  *  100MB       1        50MB
6070  *    1GB       3       250MB
6071  *   10GB      10       0.9GB
6072  *  100GB      31         3GB
6073  *    1TB     101        10GB
6074  *   10TB     320        32GB
6075  */
6076 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6077 {
6078         unsigned int gb, ratio;
6079
6080         /* Zone size in gigabytes */
6081         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6082         if (gb)
6083                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6084         else
6085                 ratio = 1;
6086
6087         zone->inactive_ratio = ratio;
6088 }
6089
6090 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6091 {
6092         struct zone *zone;
6093
6094         for_each_zone(zone)
6095                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6096 }
6097
6098 /*
6099  * Initialise min_free_kbytes.
6100  *
6101  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6102  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6103  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6104  *
6105  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6106  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6107  *
6108  * which yields
6109  *
6110  * 16MB:        512k
6111  * 32MB:        724k
6112  * 64MB:        1024k
6113  * 128MB:       1448k
6114  * 256MB:       2048k
6115  * 512MB:       2896k
6116  * 1024MB:      4096k
6117  * 2048MB:      5792k
6118  * 4096MB:      8192k
6119  * 8192MB:      11584k
6120  * 16384MB:     16384k
6121  */
6122 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6123 {
6124         unsigned long lowmem_kbytes;
6125         int new_min_free_kbytes;
6126
6127         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6128         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6129
6130         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6131                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6132                 if (min_free_kbytes < 128)
6133                         min_free_kbytes = 128;
6134                 if (min_free_kbytes > 65536)
6135                         min_free_kbytes = 65536;
6136         } else {
6137                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6138                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6139         }
6140         setup_per_zone_wmarks();
6141         refresh_zone_stat_thresholds();
6142         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6143         setup_per_zone_inactive_ratio();
6144         return 0;
6145 }
6146 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6147
6148 /*
6149  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6150  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6151  *      changes.
6152  */
6153 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6154         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6155 {
6156         int rc;
6157
6158         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6159         if (rc)
6160                 return rc;
6161
6162         if (write) {
6163                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6164                 setup_per_zone_wmarks();
6165         }
6166         return 0;
6167 }
6168
6169 #ifdef CONFIG_NUMA
6170 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6171         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6172 {
6173         struct zone *zone;
6174         int rc;
6175
6176         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6177         if (rc)
6178                 return rc;
6179
6180         for_each_zone(zone)
6181                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6182                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6183         return 0;
6184 }
6185
6186 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6187         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6188 {
6189         struct zone *zone;
6190         int rc;
6191
6192         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6193         if (rc)
6194                 return rc;
6195
6196         for_each_zone(zone)
6197                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6198                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6199         return 0;
6200 }
6201 #endif
6202
6203 /*
6204  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6205  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6206  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6207  *
6208  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6209  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6210  * if in function of the boot time zone sizes.
6211  */
6212 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6213         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6214 {
6215         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6216         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6217         return 0;
6218 }
6219
6220 /*
6221  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6222  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6223  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6224  */
6225 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6226         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6227 {
6228         struct zone *zone;
6229         int old_percpu_pagelist_fraction;
6230         int ret;
6231
6232         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6233         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6234
6235         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6236         if (!write || ret < 0)
6237                 goto out;
6238
6239         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6240         if (percpu_pagelist_fraction &&
6241             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6242                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6243                 ret = -EINVAL;
6244                 goto out;
6245         }
6246
6247         /* No change? */
6248         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6249                 goto out;
6250
6251         for_each_populated_zone(zone) {
6252                 unsigned int cpu;
6253
6254                 for_each_possible_cpu(cpu)
6255                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6256                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6257         }
6258 out:
6259         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6260         return ret;
6261 }
6262
6263 #ifdef CONFIG_NUMA
6264 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6265
6266 static int __init set_hashdist(char *str)
6267 {
6268         if (!str)
6269                 return 0;
6270         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6271         return 1;
6272 }
6273 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6274 #endif
6275
6276 /*
6277  * allocate a large system hash table from bootmem
6278  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6279  *   quantity of entries
6280  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6281  */
6282 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6283                                      unsigned long bucketsize,
6284                                      unsigned long numentries,
6285                                      int scale,
6286                                      int flags,
6287                                      unsigned int *_hash_shift,
6288                                      unsigned int *_hash_mask,
6289                                      unsigned long low_limit,
6290                                      unsigned long high_limit)
6291 {
6292         unsigned long long max = high_limit;
6293         unsigned long log2qty, size;
6294         void *table = NULL;
6295
6296         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6297         if (!numentries) {
6298                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6299                 numentries = nr_kernel_pages;
6300
6301                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6302                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6303                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6304
6305                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6306                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6307                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6308                 else
6309                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6310
6311                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6312                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6313                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6314                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6315                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6316                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6317                                 BUG_ON(!numentries);
6318                         }
6319                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6320                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6321         }
6322         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6323
6324         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6325         if (max == 0) {
6326                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6327                 do_div(max, bucketsize);
6328         }
6329         max = min(max, 0x80000000ULL);
6330
6331         if (numentries < low_limit)
6332                 numentries = low_limit;
6333         if (numentries > max)
6334                 numentries = max;
6335
6336         log2qty = ilog2(numentries);
6337
6338         do {
6339                 size = bucketsize << log2qty;
6340                 if (flags & HASH_EARLY)
6341                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6342                 else if (hashdist)
6343                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6344                 else {
6345                         /*
6346                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6347                          * some pages at the end of hash table which
6348                          * alloc_pages_exact() automatically does
6349                          */
6350                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6351                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6352                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6353                         }
6354                 }
6355         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6356
6357         if (!table)
6358                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6359
6360         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6361                tablename,
6362                (1UL << log2qty),
6363                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6364                size);
6365
6366         if (_hash_shift)
6367                 *_hash_shift = log2qty;
6368         if (_hash_mask)
6369                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6370
6371         return table;
6372 }
6373
6374 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6375 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6376                                                         unsigned long pfn)
6377 {
6378 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6379         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6380 #else
6381         return zone->pageblock_flags;
6382 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6383 }
6384
6385 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6386 {
6387 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6388         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6389         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6390 #else
6391         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6392         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6393 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6394 }
6395
6396 /**
6397  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6398  * @page: The page within the block of interest
6399  * @pfn: The target page frame number
6400  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6401  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6402  *
6403  * Return: pageblock_bits flags
6404  */
6405 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6406                                         unsigned long end_bitidx,
6407                                         unsigned long mask)
6408 {
6409         struct zone *zone;
6410         unsigned long *bitmap;
6411         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6412         unsigned long word;
6413
6414         zone = page_zone(page);
6415         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6416         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6417         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6418         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6419
6420         word = bitmap[word_bitidx];
6421         bitidx += end_bitidx;
6422         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6423 }
6424
6425 /**
6426  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6427  * @page: The page within the block of interest
6428  * @flags: The flags to set
6429  * @pfn: The target page frame number
6430  * @end_bitidx: The last bit of interest
6431  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6432  */
6433 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6434                                         unsigned long pfn,
6435                                         unsigned long end_bitidx,
6436                                         unsigned long mask)
6437 {
6438         struct zone *zone;
6439         unsigned long *bitmap;
6440         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6441         unsigned long old_word, word;
6442
6443         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6444
6445         zone = page_zone(page);
6446         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6447         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6448         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6449         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6450
6451         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6452
6453         bitidx += end_bitidx;
6454         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6455         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6456
6457         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6458         for (;;) {
6459                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6460                 if (word == old_word)
6461                         break;
6462                 word = old_word;
6463         }
6464 }
6465
6466 /*
6467  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6468  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6469  *
6470  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6471  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6472  * expect this function should be exact.
6473  */
6474 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6475                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6476 {
6477         unsigned long pfn, iter, found;
6478         int mt;
6479
6480         /*
6481          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6482          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6483          */
6484         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6485                 return false;
6486         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6487         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6488                 return false;
6489
6490         pfn = page_to_pfn(page);
6491         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6492                 unsigned long check = pfn + iter;
6493
6494                 if (!pfn_valid_within(check))
6495                         continue;
6496
6497                 page = pfn_to_page(check);
6498
6499                 /*
6500                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6501                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6502                  * handle each tail page individually in migration.
6503                  */
6504                 if (PageHuge(page)) {
6505                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6506                         continue;
6507                 }
6508
6509                 /*
6510                  * We can't use page_count without pin a page
6511                  * because another CPU can free compound page.
6512                  * This check already skips compound tails of THP
6513                  * because their page->_count is zero at all time.
6514                  */
6515                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6516                         if (PageBuddy(page))
6517                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6518                         continue;
6519                 }
6520
6521                 /*
6522                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6523                  * page_count() is not 0.
6524                  */
6525                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6526                         continue;
6527
6528                 if (!PageLRU(page))
6529                         found++;
6530                 /*
6531                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6532                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6533                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6534                  */
6535                 /*
6536                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6537                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6538                  *
6539                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6540                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6541                  * page at boot.
6542                  */
6543                 if (found > count)
6544                         return true;
6545         }
6546         return false;
6547 }
6548
6549 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6550 {
6551         struct zone *zone;
6552         unsigned long pfn;
6553
6554         /*
6555          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6556          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6557          * the zone but still within the section.
6558          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6559          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6560          */
6561         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6562                 return false;
6563
6564         zone = page_zone(page);
6565         pfn = page_to_pfn(page);
6566         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6567                 return false;
6568
6569         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6570 }
6571
6572 #ifdef CONFIG_CMA
6573
6574 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6575 {
6576         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6577                              pageblock_nr_pages) - 1);
6578 }
6579
6580 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6581 {
6582         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6583                                 pageblock_nr_pages));
6584 }
6585
6586 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6587 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6588                                         unsigned long start, unsigned long end)
6589 {
6590         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6591         unsigned long nr_reclaimed;
6592         unsigned long pfn = start;
6593         unsigned int tries = 0;
6594         int ret = 0;
6595
6596         migrate_prep();
6597
6598         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6599                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6600                         ret = -EINTR;
6601                         break;
6602                 }
6603
6604                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6605                         cc->nr_migratepages = 0;
6606                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6607                         if (!pfn) {
6608                                 ret = -EINTR;
6609                                 break;
6610                         }
6611                         tries = 0;
6612                 } else if (++tries == 5) {
6613                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6614                         break;
6615                 }
6616
6617                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6618                                                         &cc->migratepages);
6619                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6620
6621                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6622                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6623         }
6624         if (ret < 0) {
6625                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6626                 return ret;
6627         }
6628         return 0;
6629 }
6630
6631 /**
6632  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6633  * @start:      start PFN to allocate
6634  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6635  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6636  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6637  *                      in range must have the same migratetype and it must
6638  *                      be either of the two.
6639  *
6640  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6641  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6642  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6643  * pages fall in.
6644  *
6645  * The PFN range must belong to a single zone.
6646  *
6647  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6648  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6649  * need to be freed with free_contig_range().
6650  */
6651 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6652                        unsigned migratetype)
6653 {
6654         unsigned long outer_start, outer_end;
6655         unsigned int order;
6656         int ret = 0;
6657
6658         struct compact_control cc = {
6659                 .nr_migratepages = 0,
6660                 .order = -1,
6661                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6662                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6663                 .ignore_skip_hint = true,
6664         };
6665         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6666
6667         /*
6668          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6669          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6670          * have different sizes, and due to the way page allocator
6671          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6672          * that page allocator won't try to merge buddies from
6673          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6674          * other migration type.
6675          *
6676          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6677          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6678          * we are interested in).  This will put all the pages in
6679          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6680          *
6681          * When this is done, we take the pages in range from page
6682          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6683          * page allocator will never consider using them.
6684          *
6685          * This lets us mark the pageblocks back as
6686          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6687          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6688          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6689          */
6690
6691         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6692                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6693                                        false);
6694         if (ret)
6695                 return ret;
6696
6697         /*
6698          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
6699          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
6700          */
6701         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6702         if (ret && ret != -EBUSY)
6703                 goto done;
6704
6705         /*
6706          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6707          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6708          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6709          * What we are going to do is to allocate all pages from
6710          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6711          *
6712          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6713          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6714          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6715          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6716          * once this is done free the pages we are not interested in.
6717          *
6718          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6719          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6720          */
6721
6722         lru_add_drain_all();
6723         drain_all_pages(cc.zone);
6724
6725         order = 0;
6726         outer_start = start;
6727         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6728                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6729                         outer_start = start;
6730                         break;
6731                 }
6732                 outer_start &= ~0UL << order;
6733         }
6734
6735         if (outer_start != start) {
6736                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
6737
6738                 /*
6739                  * outer_start page could be small order buddy page and
6740                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
6741                  * in this case to report failed page properly
6742                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
6743                  */
6744                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
6745                         outer_start = start;
6746         }
6747
6748         /* Make sure the range is really isolated. */
6749         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6750                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6751                         __func__, outer_start, end);
6752                 ret = -EBUSY;
6753                 goto done;
6754         }
6755
6756         /* Grab isolated pages from freelists. */
6757         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6758         if (!outer_end) {
6759                 ret = -EBUSY;
6760                 goto done;
6761         }
6762
6763         /* Free head and tail (if any) */
6764         if (start != outer_start)
6765                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6766         if (end != outer_end)
6767                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6768
6769 done:
6770         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6771                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6772         return ret;
6773 }
6774
6775 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6776 {
6777         unsigned int count = 0;
6778
6779         for (; nr_pages--; pfn++) {
6780                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6781
6782                 count += page_count(page) != 1;
6783                 __free_page(page);
6784         }
6785         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6786 }
6787 #endif
6788
6789 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6790 /*
6791  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6792  * page high values need to be recalulated.
6793  */
6794 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6795 {
6796         unsigned cpu;
6797         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6798         for_each_possible_cpu(cpu)
6799                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6800                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6801         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6802 }
6803 #endif
6804
6805 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6806 {
6807         unsigned long flags;
6808         int cpu;
6809         struct per_cpu_pageset *pset;
6810
6811         /* avoid races with drain_pages()  */
6812         local_irq_save(flags);
6813         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6814                 for_each_online_cpu(cpu) {
6815                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6816                         drain_zonestat(zone, pset);
6817                 }
6818                 free_percpu(zone->pageset);
6819                 zone->pageset = &boot_pageset;
6820         }
6821         local_irq_restore(flags);
6822 }
6823
6824 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6825 /*
6826  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6827  */
6828 void
6829 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6830 {
6831         struct page *page;
6832         struct zone *zone;
6833         unsigned int order, i;
6834         unsigned long pfn;
6835         unsigned long flags;
6836         /* find the first valid pfn */
6837         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6838                 if (pfn_valid(pfn))
6839                         break;
6840         if (pfn == end_pfn)
6841                 return;
6842         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6843         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6844         pfn = start_pfn;
6845         while (pfn < end_pfn) {
6846                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6847                         pfn++;
6848                         continue;
6849                 }
6850                 page = pfn_to_page(pfn);
6851                 /*
6852                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6853                  * page_count() is not 0.
6854                  */
6855                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6856                         pfn++;
6857                         SetPageReserved(page);
6858                         continue;
6859                 }
6860
6861                 BUG_ON(page_count(page));
6862                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6863                 order = page_order(page);
6864 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6865                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6866                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6867 #endif
6868                 list_del(&page->lru);
6869                 rmv_page_order(page);
6870                 zone->free_area[order].nr_free--;
6871                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6872                         SetPageReserved((page+i));
6873                 pfn += (1 << order);
6874         }
6875         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6876 }
6877 #endif
6878
6879 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6880 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6881 {
6882         struct zone *zone = page_zone(page);
6883         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6884         unsigned long flags;
6885         unsigned int order;
6886
6887         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6888         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6889                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6890
6891                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6892                         break;
6893         }
6894         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6895
6896         return order < MAX_ORDER;
6897 }
6898 #endif