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