Merge remote-tracking branch 'lts/linux-4.4.y' into linux-linaro-lsk-v4.4
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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 unsigned 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         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
279
280         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
281                 return true;
282
283         return false;
284 }
285
286 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
287 {
288         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
289                 return true;
290
291         return false;
292 }
293
294 /*
295  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
296  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
297  */
298 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
299                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
300                                 unsigned long *nr_initialised)
301 {
302         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
303         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
304                 return true;
305
306         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
307         (*nr_initialised)++;
308         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
309             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
310                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
311                 return false;
312         }
313
314         return true;
315 }
316 #else
317 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
318 {
319 }
320
321 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
322 {
323         return false;
324 }
325
326 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
327 {
328         return false;
329 }
330
331 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
332                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
333                                 unsigned long *nr_initialised)
334 {
335         return true;
336 }
337 #endif
338
339
340 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
341 {
342         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
343                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
344                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
345
346         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
347                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
348 }
349
350 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
351 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
352 {
353         int ret = 0;
354         unsigned seq;
355         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
356         unsigned long sp, start_pfn;
357
358         do {
359                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
360                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
361                 sp = zone->spanned_pages;
362                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
363                         ret = 1;
364         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
365
366         if (ret)
367                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
368                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
369                         start_pfn, start_pfn + sp);
370
371         return ret;
372 }
373
374 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
375 {
376         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
377                 return 0;
378         if (zone != page_zone(page))
379                 return 0;
380
381         return 1;
382 }
383 /*
384  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
385  */
386 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
387 {
388         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
389                 return 1;
390         if (!page_is_consistent(zone, page))
391                 return 1;
392
393         return 0;
394 }
395 #else
396 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
397 {
398         return 0;
399 }
400 #endif
401
402 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
403                 unsigned long bad_flags)
404 {
405         static unsigned long resume;
406         static unsigned long nr_shown;
407         static unsigned long nr_unshown;
408
409         /* Don't complain about poisoned pages */
410         if (PageHWPoison(page)) {
411                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
412                 return;
413         }
414
415         /*
416          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
417          * or allow a steady drip of one report per second.
418          */
419         if (nr_shown == 60) {
420                 if (time_before(jiffies, resume)) {
421                         nr_unshown++;
422                         goto out;
423                 }
424                 if (nr_unshown) {
425                         printk(KERN_ALERT
426                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
427                                 nr_unshown);
428                         nr_unshown = 0;
429                 }
430                 nr_shown = 0;
431         }
432         if (nr_shown++ == 0)
433                 resume = jiffies + 60 * HZ;
434
435         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
436                 current->comm, page_to_pfn(page));
437         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
438
439         print_modules();
440         dump_stack();
441 out:
442         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
443         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
444         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
445 }
446
447 /*
448  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
449  *
450  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
451  *
452  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
453  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
454  *
455  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
456  * page destructors. See compound_page_dtors.
457  *
458  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
459  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
460  */
461
462 static void free_compound_page(struct page *page)
463 {
464         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
465 }
466
467 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
468 {
469         int i;
470         int nr_pages = 1 << order;
471
472         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
473         set_compound_order(page, order);
474         __SetPageHead(page);
475         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
476                 struct page *p = page + i;
477                 set_page_count(p, 0);
478                 set_compound_head(p, page);
479         }
480 }
481
482 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
483 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
484 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
485 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
486
487 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
488 {
489         if (!buf)
490                 return -EINVAL;
491
492         if (strcmp(buf, "on") == 0)
493                 _debug_pagealloc_enabled = true;
494
495         return 0;
496 }
497 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
498
499 static bool need_debug_guardpage(void)
500 {
501         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
502         if (!debug_pagealloc_enabled())
503                 return false;
504
505         return true;
506 }
507
508 static void init_debug_guardpage(void)
509 {
510         if (!debug_pagealloc_enabled())
511                 return;
512
513         _debug_guardpage_enabled = true;
514 }
515
516 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
517         .need = need_debug_guardpage,
518         .init = init_debug_guardpage,
519 };
520
521 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
522 {
523         unsigned long res;
524
525         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
526                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
527                 return 0;
528         }
529         _debug_guardpage_minorder = res;
530         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
531         return 0;
532 }
533 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
534
535 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
536                                 unsigned int order, int migratetype)
537 {
538         struct page_ext *page_ext;
539
540         if (!debug_guardpage_enabled())
541                 return;
542
543         page_ext = lookup_page_ext(page);
544         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
545
546         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
547         set_page_private(page, order);
548         /* Guard pages are not available for any usage */
549         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
550 }
551
552 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
553                                 unsigned int order, int migratetype)
554 {
555         struct page_ext *page_ext;
556
557         if (!debug_guardpage_enabled())
558                 return;
559
560         page_ext = lookup_page_ext(page);
561         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
562
563         set_page_private(page, 0);
564         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
565                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
566 }
567 #else
568 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
569 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
570                                 unsigned int order, int migratetype) {}
571 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
572                                 unsigned int order, int migratetype) {}
573 #endif
574
575 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
576 {
577         set_page_private(page, order);
578         __SetPageBuddy(page);
579 }
580
581 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
582 {
583         __ClearPageBuddy(page);
584         set_page_private(page, 0);
585 }
586
587 /*
588  * This function checks whether a page is free && is the buddy
589  * we can do coalesce a page and its buddy if
590  * (a) the buddy is not in a hole &&
591  * (b) the buddy is in the buddy system &&
592  * (c) a page and its buddy have the same order &&
593  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
594  *
595  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
596  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
597  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
598  * serialized by zone->lock.
599  *
600  * For recording page's order, we use page_private(page).
601  */
602 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
603                                                         unsigned int order)
604 {
605         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
606                 return 0;
607
608         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
609                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
610                         return 0;
611
612                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
613
614                 return 1;
615         }
616
617         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
618                 /*
619                  * zone check is done late to avoid uselessly
620                  * calculating zone/node ids for pages that could
621                  * never merge.
622                  */
623                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
624                         return 0;
625
626                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
627
628                 return 1;
629         }
630         return 0;
631 }
632
633 /*
634  * Freeing function for a buddy system allocator.
635  *
636  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
637  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
638  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
639  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
640  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
641  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
642  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
643  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
644  * parts of the VM system.
645  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
646  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
647  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
648  * field.
649  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
650  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
651  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
652  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
653  * triggers coalescing into a block of larger size.
654  *
655  * -- nyc
656  */
657
658 static inline void __free_one_page(struct page *page,
659                 unsigned long pfn,
660                 struct zone *zone, unsigned int order,
661                 int migratetype)
662 {
663         unsigned long page_idx;
664         unsigned long combined_idx;
665         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
666         struct page *buddy;
667         unsigned int max_order;
668
669         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
670
671         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
672         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
673
674         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
675         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
676                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
677
678         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
679
680         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
681         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
682
683 continue_merging:
684         while (order < max_order - 1) {
685                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
686                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
687                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
688                         goto done_merging;
689                 /*
690                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
691                  * merge with it and move up one order.
692                  */
693                 if (page_is_guard(buddy)) {
694                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
695                 } else {
696                         list_del(&buddy->lru);
697                         zone->free_area[order].nr_free--;
698                         rmv_page_order(buddy);
699                 }
700                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
701                 page = page + (combined_idx - page_idx);
702                 page_idx = combined_idx;
703                 order++;
704         }
705         if (max_order < MAX_ORDER) {
706                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
707                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
708                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
709                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
710                  *
711                  * We don't want to hit this code for the more frequent
712                  * low-order merging.
713                  */
714                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
715                         int buddy_mt;
716
717                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
718                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
719                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
720
721                         if (migratetype != buddy_mt
722                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
723                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
724                                 goto done_merging;
725                 }
726                 max_order++;
727                 goto continue_merging;
728         }
729
730 done_merging:
731         set_page_order(page, order);
732
733         /*
734          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
735          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
736          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
737          * that is happening, add the free page to the tail of the list
738          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
739          * as a higher order page
740          */
741         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
742                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
743                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
744                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
745                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
746                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
747                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
748                         list_add_tail(&page->lru,
749                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
750                         goto out;
751                 }
752         }
753
754         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
755 out:
756         zone->free_area[order].nr_free++;
757 }
758
759 static inline int free_pages_check(struct page *page)
760 {
761         const char *bad_reason = NULL;
762         unsigned long bad_flags = 0;
763
764         if (unlikely(page_mapcount(page)))
765                 bad_reason = "nonzero mapcount";
766         if (unlikely(page->mapping != NULL))
767                 bad_reason = "non-NULL mapping";
768         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
769                 bad_reason = "nonzero _count";
770         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
771                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
772                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
773         }
774 #ifdef CONFIG_MEMCG
775         if (unlikely(page->mem_cgroup))
776                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
777 #endif
778         if (unlikely(bad_reason)) {
779                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
780                 return 1;
781         }
782         page_cpupid_reset_last(page);
783         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
784                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
785         return 0;
786 }
787
788 /*
789  * Frees a number of pages from the PCP lists
790  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
791  * count is the number of pages to free.
792  *
793  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
794  * see if this freeing clears that state.
795  *
796  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
797  * pinned" detection logic.
798  */
799 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
800                                         struct per_cpu_pages *pcp)
801 {
802         int migratetype = 0;
803         int batch_free = 0;
804         int to_free = count;
805         unsigned long nr_scanned;
806
807         spin_lock(&zone->lock);
808         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
809         if (nr_scanned)
810                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
811
812         while (to_free) {
813                 struct page *page;
814                 struct list_head *list;
815
816                 /*
817                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
818                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
819                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
820                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
821                  * lists
822                  */
823                 do {
824                         batch_free++;
825                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
826                                 migratetype = 0;
827                         list = &pcp->lists[migratetype];
828                 } while (list_empty(list));
829
830                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
831                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
832                         batch_free = to_free;
833
834                 do {
835                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
836
837                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
838                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
839                         list_del(&page->lru);
840
841                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
842                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
843                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
844                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
845                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
846                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
847
848                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
849                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
850                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
851         }
852         spin_unlock(&zone->lock);
853 }
854
855 static void free_one_page(struct zone *zone,
856                                 struct page *page, unsigned long pfn,
857                                 unsigned int order,
858                                 int migratetype)
859 {
860         unsigned long nr_scanned;
861         spin_lock(&zone->lock);
862         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
863         if (nr_scanned)
864                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
865
866         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
867                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
868                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
869         }
870         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
871         spin_unlock(&zone->lock);
872 }
873
874 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
875 {
876         int ret = 1;
877
878         /*
879          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
880          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
881          */
882         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
883
884         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
885                 ret = 0;
886                 goto out;
887         }
888         if (unlikely(!PageTail(page))) {
889                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
890                 goto out;
891         }
892         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
893                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
894                 goto out;
895         }
896         ret = 0;
897 out:
898         clear_compound_head(page);
899         return ret;
900 }
901
902 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
903                                 unsigned long zone, int nid)
904 {
905         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
906         init_page_count(page);
907         page_mapcount_reset(page);
908         page_cpupid_reset_last(page);
909
910         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
911 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
912         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
913         if (!is_highmem_idx(zone))
914                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
915 #endif
916 }
917
918 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
919                                         int nid)
920 {
921         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
922 }
923
924 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
925 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
926 {
927         pg_data_t *pgdat;
928         int nid, zid;
929
930         if (!early_page_uninitialised(pfn))
931                 return;
932
933         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
934         pgdat = NODE_DATA(nid);
935
936         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
937                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
938
939                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
940                         break;
941         }
942         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
943 }
944 #else
945 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
946 {
947 }
948 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
949
950 /*
951  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
952  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
953  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
954  * sent to the buddy page allocator.
955  */
956 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
957 {
958         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
959         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
960
961         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
962                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
963                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
964
965                         init_reserved_page(start_pfn);
966
967                         /* Avoid false-positive PageTail() */
968                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
969
970                         SetPageReserved(page);
971                 }
972         }
973 }
974
975 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
976 {
977         bool compound = PageCompound(page);
978         int i, bad = 0;
979
980         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
981         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
982
983         trace_mm_page_free(page, order);
984         kmemcheck_free_shadow(page, order);
985         kasan_free_pages(page, order);
986
987         if (PageAnon(page))
988                 page->mapping = NULL;
989         bad += free_pages_check(page);
990         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
991                 if (compound)
992                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
993                 bad += free_pages_check(page + i);
994         }
995         if (bad)
996                 return false;
997
998         reset_page_owner(page, order);
999
1000         if (!PageHighMem(page)) {
1001                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1002                                            PAGE_SIZE << order);
1003                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1004                                            PAGE_SIZE << order);
1005         }
1006         arch_free_page(page, order);
1007         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1008
1009         return true;
1010 }
1011
1012 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1013 {
1014         unsigned long flags;
1015         int migratetype;
1016         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1017
1018         if (!free_pages_prepare(page, order))
1019                 return;
1020
1021         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1022         local_irq_save(flags);
1023         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1024         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1025         local_irq_restore(flags);
1026 }
1027
1028 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1029                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1030 {
1031         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1032         struct page *p = page;
1033         unsigned int loop;
1034
1035         prefetchw(p);
1036         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1037                 prefetchw(p + 1);
1038                 __ClearPageReserved(p);
1039                 set_page_count(p, 0);
1040         }
1041         __ClearPageReserved(p);
1042         set_page_count(p, 0);
1043
1044         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1045         set_page_refcounted(page);
1046         __free_pages(page, order);
1047 }
1048
1049 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1050         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1051
1052 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1053
1054 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1055 {
1056         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1057         int nid;
1058
1059         spin_lock(&early_pfn_lock);
1060         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1061         if (nid < 0)
1062                 nid = first_online_node;
1063         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1064
1065         return nid;
1066 }
1067 #endif
1068
1069 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1070 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1071                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1072 {
1073         int nid;
1074
1075         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1076         if (nid >= 0 && nid != node)
1077                 return false;
1078         return true;
1079 }
1080
1081 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1082 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1083 {
1084         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1085 }
1086
1087 #else
1088
1089 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1090 {
1091         return true;
1092 }
1093 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1094                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1095 {
1096         return true;
1097 }
1098 #endif
1099
1100
1101 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1102                                                         unsigned int order)
1103 {
1104         if (early_page_uninitialised(pfn))
1105                 return;
1106         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1107 }
1108
1109 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1110 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1111                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1112 {
1113         int i;
1114
1115         if (!page)
1116                 return;
1117
1118         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1119         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1120             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1121                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1122                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1123                 return;
1124         }
1125
1126         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1127                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1128 }
1129
1130 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1131 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1132 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1133
1134 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1135 {
1136         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1137                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1138 }
1139
1140 /* Initialise remaining memory on a node */
1141 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1142 {
1143         pg_data_t *pgdat = data;
1144         int nid = pgdat->node_id;
1145         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1146         unsigned long start = jiffies;
1147         unsigned long nr_pages = 0;
1148         unsigned long walk_start, walk_end;
1149         int i, zid;
1150         struct zone *zone;
1151         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1152         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1153
1154         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1155                 pgdat_init_report_one_done();
1156                 return 0;
1157         }
1158
1159         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1160         if (!cpumask_empty(cpumask))
1161                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1162
1163         /* Sanity check boundaries */
1164         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1165         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1166         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1167
1168         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1169         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1170                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1171                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1172                         break;
1173         }
1174
1175         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1176                 unsigned long pfn, end_pfn;
1177                 struct page *page = NULL;
1178                 struct page *free_base_page = NULL;
1179                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1180                 int nr_to_free = 0;
1181
1182                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1183                 pfn = first_init_pfn;
1184                 if (pfn < walk_start)
1185                         pfn = walk_start;
1186                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1187                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1188
1189                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1190                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1191                                 goto free_range;
1192
1193                         /*
1194                          * Ensure pfn_valid is checked every
1195                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1196                          */
1197                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1198                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1199                                         page = NULL;
1200                                         goto free_range;
1201                                 }
1202                         }
1203
1204                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1205                                 page = NULL;
1206                                 goto free_range;
1207                         }
1208
1209                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1210                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1211                                 page++;
1212                         } else {
1213                                 nr_pages += nr_to_free;
1214                                 deferred_free_range(free_base_page,
1215                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1216                                 free_base_page = NULL;
1217                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1218
1219                                 page = pfn_to_page(pfn);
1220                                 cond_resched();
1221                         }
1222
1223                         if (page->flags) {
1224                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1225                                 goto free_range;
1226                         }
1227
1228                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1229                         if (!free_base_page) {
1230                                 free_base_page = page;
1231                                 free_base_pfn = pfn;
1232                                 nr_to_free = 0;
1233                         }
1234                         nr_to_free++;
1235
1236                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1237                         continue;
1238 free_range:
1239                         /* Free the current block of pages to allocator */
1240                         nr_pages += nr_to_free;
1241                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1242                                                                 nr_to_free);
1243                         free_base_page = NULL;
1244                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1245                 }
1246
1247                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1248         }
1249
1250         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1251         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1252
1253         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1254                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1255
1256         pgdat_init_report_one_done();
1257         return 0;
1258 }
1259
1260 void __init page_alloc_init_late(void)
1261 {
1262         int nid;
1263
1264         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1265         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1266         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1267                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1268         }
1269
1270         /* Block until all are initialised */
1271         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1272
1273         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1274         files_maxfiles_init();
1275 }
1276 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1277
1278 #ifdef CONFIG_CMA
1279 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1280 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1281 {
1282         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1283         struct page *p = page;
1284
1285         do {
1286                 __ClearPageReserved(p);
1287                 set_page_count(p, 0);
1288         } while (++p, --i);
1289
1290         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1291
1292         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1293                 i = pageblock_nr_pages;
1294                 p = page;
1295                 do {
1296                         set_page_refcounted(p);
1297                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1298                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1299                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1300         } else {
1301                 set_page_refcounted(page);
1302                 __free_pages(page, pageblock_order);
1303         }
1304
1305         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1306 }
1307 #endif
1308
1309 /*
1310  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1311  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1312  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1313  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1314  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1315  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1316  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1317  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1318  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1319  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1320  *
1321  * -- nyc
1322  */
1323 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1324         int low, int high, struct free_area *area,
1325         int migratetype)
1326 {
1327         unsigned long size = 1 << high;
1328
1329         while (high > low) {
1330                 area--;
1331                 high--;
1332                 size >>= 1;
1333                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1334
1335                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1336                         debug_guardpage_enabled() &&
1337                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1338                         /*
1339                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1340                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1341                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1342                          * pages will stay not present in virtual address space
1343                          */
1344                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1345                         continue;
1346                 }
1347                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1348                 area->nr_free++;
1349                 set_page_order(&page[size], high);
1350         }
1351 }
1352
1353 /*
1354  * This page is about to be returned from the page allocator
1355  */
1356 static inline int check_new_page(struct page *page)
1357 {
1358         const char *bad_reason = NULL;
1359         unsigned long bad_flags = 0;
1360
1361         if (unlikely(page_mapcount(page)))
1362                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1363         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1364                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1365         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1366                 bad_reason = "nonzero _count";
1367         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1368                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1369                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1370         }
1371         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1372                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1373                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1374         }
1375 #ifdef CONFIG_MEMCG
1376         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1377                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1378 #endif
1379         if (unlikely(bad_reason)) {
1380                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1381                 return 1;
1382         }
1383         return 0;
1384 }
1385
1386 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1387                                                                 int alloc_flags)
1388 {
1389         int i;
1390
1391         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1392                 struct page *p = page + i;
1393                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1394                         return 1;
1395         }
1396
1397         set_page_private(page, 0);
1398         set_page_refcounted(page);
1399
1400         arch_alloc_page(page, order);
1401         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1402         kasan_alloc_pages(page, order);
1403
1404         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1405                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1406                         clear_highpage(page + i);
1407
1408         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1409                 prep_compound_page(page, order);
1410
1411         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1412
1413         /*
1414          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1415          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1416          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1417          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1418          */
1419         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1420                 set_page_pfmemalloc(page);
1421         else
1422                 clear_page_pfmemalloc(page);
1423
1424         return 0;
1425 }
1426
1427 /*
1428  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1429  * the smallest available page from the freelists
1430  */
1431 static inline
1432 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1433                                                 int migratetype)
1434 {
1435         unsigned int current_order;
1436         struct free_area *area;
1437         struct page *page;
1438
1439         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1440         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1441                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1442                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1443                         continue;
1444
1445                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1446                                                         struct page, lru);
1447                 list_del(&page->lru);
1448                 rmv_page_order(page);
1449                 area->nr_free--;
1450                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1451                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1452                 return page;
1453         }
1454
1455         return NULL;
1456 }
1457
1458
1459 /*
1460  * This array describes the order lists are fallen back to when
1461  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1462  */
1463 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1464         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1465         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1466         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1467 #ifdef CONFIG_CMA
1468         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1469 #endif
1470 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1471         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1472 #endif
1473 };
1474
1475 #ifdef CONFIG_CMA
1476 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1477                                         unsigned int order)
1478 {
1479         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1480 }
1481 #else
1482 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1483                                         unsigned int order) { return NULL; }
1484 #endif
1485
1486 /*
1487  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1488  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1489  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1490  */
1491 int move_freepages(struct zone *zone,
1492                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1493                           int migratetype)
1494 {
1495         struct page *page;
1496         unsigned int order;
1497         int pages_moved = 0;
1498
1499 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1500         /*
1501          * page_zone is not safe to call in this context when
1502          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1503          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1504          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1505          * grouping pages by mobility
1506          */
1507         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1508 #endif
1509
1510         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1511                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1512                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1513
1514                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1515                         page++;
1516                         continue;
1517                 }
1518
1519                 if (!PageBuddy(page)) {
1520                         page++;
1521                         continue;
1522                 }
1523
1524                 order = page_order(page);
1525                 list_move(&page->lru,
1526                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1527                 page += 1 << order;
1528                 pages_moved += 1 << order;
1529         }
1530
1531         return pages_moved;
1532 }
1533
1534 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1535                                 int migratetype)
1536 {
1537         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1538         struct page *start_page, *end_page;
1539
1540         start_pfn = page_to_pfn(page);
1541         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1542         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1543         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1544         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1545
1546         /* Do not cross zone boundaries */
1547         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1548                 start_page = page;
1549         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1550                 return 0;
1551
1552         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1553 }
1554
1555 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1556                                         int start_order, int migratetype)
1557 {
1558         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1559
1560         while (nr_pageblocks--) {
1561                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1562                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1563         }
1564 }
1565
1566 /*
1567  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1568  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1569  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1570  *
1571  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1572  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1573  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1574  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1575  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1576  * pageblocks.
1577  */
1578 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1579 {
1580         /*
1581          * Leaving this order check is intended, although there is
1582          * relaxed order check in next check. The reason is that
1583          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1584          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1585          * so could be changed anytime.
1586          */
1587         if (order >= pageblock_order)
1588                 return true;
1589
1590         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1591                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1592                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1593                 page_group_by_mobility_disabled)
1594                 return true;
1595
1596         return false;
1597 }
1598
1599 /*
1600  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1601  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1602  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1603  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1604  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1605  */
1606 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1607                                                           int start_type)
1608 {
1609         unsigned int current_order = page_order(page);
1610         int pages;
1611
1612         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1613         if (current_order >= pageblock_order) {
1614                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1615                 return;
1616         }
1617
1618         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1619
1620         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1621         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1622                         page_group_by_mobility_disabled)
1623                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1624 }
1625
1626 /*
1627  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1628  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1629  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1630  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1631  */
1632 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1633                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1634 {
1635         int i;
1636         int fallback_mt;
1637
1638         if (area->nr_free == 0)
1639                 return -1;
1640
1641         *can_steal = false;
1642         for (i = 0;; i++) {
1643                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1644                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1645                         break;
1646
1647                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1648                         continue;
1649
1650                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1651                         *can_steal = true;
1652
1653                 if (!only_stealable)
1654                         return fallback_mt;
1655
1656                 if (*can_steal)
1657                         return fallback_mt;
1658         }
1659
1660         return -1;
1661 }
1662
1663 /*
1664  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1665  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1666  */
1667 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1668                                 unsigned int alloc_order)
1669 {
1670         int mt;
1671         unsigned long max_managed, flags;
1672
1673         /*
1674          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1675          * Check is race-prone but harmless.
1676          */
1677         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1678         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1679                 return;
1680
1681         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1682
1683         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1684         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1685                 goto out_unlock;
1686
1687         /* Yoink! */
1688         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1689         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1690                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1691                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1692                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1693                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1694         }
1695
1696 out_unlock:
1697         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1698 }
1699
1700 /*
1701  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1702  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1703  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1704  * to recover from than an OOM.
1705  */
1706 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1707 {
1708         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1709         unsigned long flags;
1710         struct zoneref *z;
1711         struct zone *zone;
1712         struct page *page;
1713         int order;
1714
1715         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1716                                                                 ac->nodemask) {
1717                 /* Preserve at least one pageblock */
1718                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1719                         continue;
1720
1721                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1722                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1723                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1724
1725                         if (list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
1726                                 continue;
1727
1728                         page = list_entry(area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC].next,
1729                                                 struct page, lru);
1730
1731                         /*
1732                          * It should never happen but changes to locking could
1733                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1734                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1735                          * and watch for underflows.
1736                          */
1737                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1738                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1739
1740                         /*
1741                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1742                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1743                          * is doing the work and needs the pages. More
1744                          * importantly, if the block was always converted to
1745                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1746                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1747                          * may increase.
1748                          */
1749                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1750                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1751                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1752                         return;
1753                 }
1754                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1755         }
1756 }
1757
1758 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1759 static inline struct page *
1760 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1761 {
1762         struct free_area *area;
1763         unsigned int current_order;
1764         struct page *page;
1765         int fallback_mt;
1766         bool can_steal;
1767
1768         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1769         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1770                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1771                                 --current_order) {
1772                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1773                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1774                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1775                 if (fallback_mt == -1)
1776                         continue;
1777
1778                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1779                                                 struct page, lru);
1780                 if (can_steal)
1781                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1782
1783                 /* Remove the page from the freelists */
1784                 area->nr_free--;
1785                 list_del(&page->lru);
1786                 rmv_page_order(page);
1787
1788                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1789                                         start_migratetype);
1790                 /*
1791                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1792                  * migratetype depending on the decisions in
1793                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1794                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1795                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1796                  */
1797                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1798
1799                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1800                         start_migratetype, fallback_mt);
1801
1802                 return page;
1803         }
1804
1805         return NULL;
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1810  * Call me with the zone->lock already held.
1811  */
1812 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1813                                 int migratetype, gfp_t gfp_flags)
1814 {
1815         struct page *page;
1816
1817         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1818         if (unlikely(!page)) {
1819                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1820                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1821
1822                 if (!page)
1823                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1824         }
1825
1826         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1827         return page;
1828 }
1829
1830 /*
1831  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1832  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1833  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1834  */
1835 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1836                         unsigned long count, struct list_head *list,
1837                         int migratetype, bool cold)
1838 {
1839         int i;
1840
1841         spin_lock(&zone->lock);
1842         for (i = 0; i < count; ++i) {
1843                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype, 0);
1844                 if (unlikely(page == NULL))
1845                         break;
1846
1847                 /*
1848                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1849                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1850                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1851                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1852                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1853                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1854                  * properly.
1855                  */
1856                 if (likely(!cold))
1857                         list_add(&page->lru, list);
1858                 else
1859                         list_add_tail(&page->lru, list);
1860                 list = &page->lru;
1861                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1862                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1863                                               -(1 << order));
1864         }
1865         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1866         spin_unlock(&zone->lock);
1867         return i;
1868 }
1869
1870 #ifdef CONFIG_NUMA
1871 /*
1872  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1873  * currently executing processor on remote nodes after they have
1874  * expired.
1875  *
1876  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1877  * a single processor.
1878  */
1879 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1880 {
1881         unsigned long flags;
1882         int to_drain, batch;
1883
1884         local_irq_save(flags);
1885         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1886         to_drain = min(pcp->count, batch);
1887         if (to_drain > 0) {
1888                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1889                 pcp->count -= to_drain;
1890         }
1891         local_irq_restore(flags);
1892 }
1893 #endif
1894
1895 /*
1896  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1897  *
1898  * The processor must either be the current processor and the
1899  * thread pinned to the current processor or a processor that
1900  * is not online.
1901  */
1902 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1903 {
1904         unsigned long flags;
1905         struct per_cpu_pageset *pset;
1906         struct per_cpu_pages *pcp;
1907
1908         local_irq_save(flags);
1909         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1910
1911         pcp = &pset->pcp;
1912         if (pcp->count) {
1913                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1914                 pcp->count = 0;
1915         }
1916         local_irq_restore(flags);
1917 }
1918
1919 /*
1920  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1921  *
1922  * The processor must either be the current processor and the
1923  * thread pinned to the current processor or a processor that
1924  * is not online.
1925  */
1926 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1927 {
1928         struct zone *zone;
1929
1930         for_each_populated_zone(zone) {
1931                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1932         }
1933 }
1934
1935 /*
1936  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1937  *
1938  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1939  * the single zone's pages.
1940  */
1941 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1942 {
1943         int cpu = smp_processor_id();
1944
1945         if (zone)
1946                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1947         else
1948                 drain_pages(cpu);
1949 }
1950
1951 /*
1952  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1953  *
1954  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1955  *
1956  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1957  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1958  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1959  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1960  * before the call to on_each_cpu_mask().
1961  */
1962 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1963 {
1964         int cpu;
1965
1966         /*
1967          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1968          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1969          */
1970         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1971
1972         /*
1973          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1974          * as offline notification will cause the notified
1975          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1976          * disables preemption as part of its processing
1977          */
1978         for_each_online_cpu(cpu) {
1979                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1980                 struct zone *z;
1981                 bool has_pcps = false;
1982
1983                 if (zone) {
1984                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1985                         if (pcp->pcp.count)
1986                                 has_pcps = true;
1987                 } else {
1988                         for_each_populated_zone(z) {
1989                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1990                                 if (pcp->pcp.count) {
1991                                         has_pcps = true;
1992                                         break;
1993                                 }
1994                         }
1995                 }
1996
1997                 if (has_pcps)
1998                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1999                 else
2000                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2001         }
2002         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2003                                                                 zone, 1);
2004 }
2005
2006 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2007
2008 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2009 {
2010         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2011         unsigned long flags;
2012         unsigned int order, t;
2013         struct list_head *curr;
2014
2015         if (zone_is_empty(zone))
2016                 return;
2017
2018         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2019
2020         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2021         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2022                 if (pfn_valid(pfn)) {
2023                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2024
2025                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2026                                 swsusp_unset_page_free(page);
2027                 }
2028
2029         for_each_migratetype_order(order, t) {
2030                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
2031                         unsigned long i;
2032
2033                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
2034                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2035                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2036                 }
2037         }
2038         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2039 }
2040 #endif /* CONFIG_PM */
2041
2042 /*
2043  * Free a 0-order page
2044  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2045  */
2046 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2047 {
2048         struct zone *zone = page_zone(page);
2049         struct per_cpu_pages *pcp;
2050         unsigned long flags;
2051         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2052         int migratetype;
2053
2054         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2055                 return;
2056
2057         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2058         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2059         local_irq_save(flags);
2060         __count_vm_event(PGFREE);
2061
2062         /*
2063          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2064          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2065          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2066          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2067          * excessively into the page allocator
2068          */
2069         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2070                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2071                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2072                         goto out;
2073                 }
2074                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2075         }
2076
2077         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2078         if (!cold)
2079                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2080         else
2081                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2082         pcp->count++;
2083         if (pcp->count >= pcp->high) {
2084                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2085                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2086                 pcp->count -= batch;
2087         }
2088
2089 out:
2090         local_irq_restore(flags);
2091 }
2092
2093 /*
2094  * Free a list of 0-order pages
2095  */
2096 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2097 {
2098         struct page *page, *next;
2099
2100         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2101                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2102                 free_hot_cold_page(page, cold);
2103         }
2104 }
2105
2106 /*
2107  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2108  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2109  * Each sub-page must be freed individually.
2110  *
2111  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2112  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2113  */
2114 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2115 {
2116         int i;
2117         gfp_t gfp_mask;
2118
2119         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2120         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2121
2122 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2123         /*
2124          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2125          * otherwise free the whole shadow.
2126          */
2127         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2128                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2129 #endif
2130
2131         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2132         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2133         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2134                 set_page_refcounted(page + i);
2135                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2136         }
2137 }
2138 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2139
2140 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2141 {
2142         unsigned long watermark;
2143         struct zone *zone;
2144         int mt;
2145
2146         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2147
2148         zone = page_zone(page);
2149         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2150
2151         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2152                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2153                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2154                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2155                         return 0;
2156
2157                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2158         }
2159
2160         /* Remove page from free list */
2161         list_del(&page->lru);
2162         zone->free_area[order].nr_free--;
2163         rmv_page_order(page);
2164
2165         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2166
2167         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2168         if (order >= pageblock_order - 1) {
2169                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2170                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2171                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2172                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2173                                 set_pageblock_migratetype(page,
2174                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2175                 }
2176         }
2177
2178
2179         return 1UL << order;
2180 }
2181
2182 /*
2183  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2184  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2185  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2186  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2187  * are enabled.
2188  *
2189  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2190  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2191  */
2192 int split_free_page(struct page *page)
2193 {
2194         unsigned int order;
2195         int nr_pages;
2196
2197         order = page_order(page);
2198
2199         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2200         if (!nr_pages)
2201                 return 0;
2202
2203         /* Split into individual pages */
2204         set_page_refcounted(page);
2205         split_page(page, order);
2206         return nr_pages;
2207 }
2208
2209 /*
2210  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2211  */
2212 static inline
2213 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2214                         struct zone *zone, unsigned int order,
2215                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2216 {
2217         unsigned long flags;
2218         struct page *page;
2219         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2220
2221         if (likely(order == 0)) {
2222                 struct per_cpu_pages *pcp;
2223                 struct list_head *list;
2224
2225                 local_irq_save(flags);
2226                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2227                 list = &pcp->lists[migratetype];
2228                 if (list_empty(list)) {
2229                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2230                                         pcp->batch, list,
2231                                         migratetype, cold);
2232                         if (unlikely(list_empty(list)))
2233                                 goto failed;
2234                 }
2235
2236                 if (cold)
2237                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
2238                 else
2239                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
2240
2241                 list_del(&page->lru);
2242                 pcp->count--;
2243         } else {
2244                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2245                         /*
2246                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2247                          *
2248                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2249                          * properly detect and handle allocation failures.
2250                          *
2251                          * We most definitely don't want callers attempting to
2252                          * allocate greater than order-1 page units with
2253                          * __GFP_NOFAIL.
2254                          */
2255                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2256                 }
2257                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2258
2259                 page = NULL;
2260                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2261                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2262                         if (page)
2263                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2264                 }
2265                 if (!page)
2266                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, gfp_flags);
2267                 spin_unlock(&zone->lock);
2268                 if (!page)
2269                         goto failed;
2270                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2271                                           get_pcppage_migratetype(page));
2272         }
2273
2274         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2275         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2276             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2277                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2278
2279         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2280         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2281         local_irq_restore(flags);
2282
2283         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2284         return page;
2285
2286 failed:
2287         local_irq_restore(flags);
2288         return NULL;
2289 }
2290
2291 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2292
2293 static struct {
2294         struct fault_attr attr;
2295
2296         bool ignore_gfp_highmem;
2297         bool ignore_gfp_reclaim;
2298         u32 min_order;
2299 } fail_page_alloc = {
2300         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2301         .ignore_gfp_reclaim = true,
2302         .ignore_gfp_highmem = true,
2303         .min_order = 1,
2304 };
2305
2306 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2307 {
2308         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2309 }
2310 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2311
2312 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2313 {
2314         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2315                 return false;
2316         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2317                 return false;
2318         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2319                 return false;
2320         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2321                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2322                 return false;
2323
2324         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2325 }
2326
2327 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2328
2329 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2330 {
2331         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2332         struct dentry *dir;
2333
2334         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2335                                         &fail_page_alloc.attr);
2336         if (IS_ERR(dir))
2337                 return PTR_ERR(dir);
2338
2339         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2340                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2341                 goto fail;
2342         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2343                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2344                 goto fail;
2345         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2346                                 &fail_page_alloc.min_order))
2347                 goto fail;
2348
2349         return 0;
2350 fail:
2351         debugfs_remove_recursive(dir);
2352
2353         return -ENOMEM;
2354 }
2355
2356 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2357
2358 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2359
2360 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2361
2362 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2363 {
2364         return false;
2365 }
2366
2367 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2368
2369 /*
2370  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2371  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2372  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2373  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2374  */
2375 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2376                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2377                         long free_pages)
2378 {
2379         long min = mark;
2380         int o;
2381         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2382
2383         /* free_pages may go negative - that's OK */
2384         free_pages -= (1 << order) - 1;
2385
2386         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2387                 min -= min / 2;
2388
2389         /*
2390          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2391          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2392          * atomic reserve but it avoids a search.
2393          */
2394         if (likely(!alloc_harder))
2395                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2396         else
2397                 min -= min / 4;
2398
2399 #ifdef CONFIG_CMA
2400         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2401         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2402                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2403 #endif
2404
2405         /*
2406          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2407          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2408          * even if a suitable page happened to be free.
2409          */
2410         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2411                 return false;
2412
2413         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2414         if (!order)
2415                 return true;
2416
2417         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2418         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2419                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2420                 int mt;
2421
2422                 if (!area->nr_free)
2423                         continue;
2424
2425                 if (alloc_harder)
2426                         return true;
2427
2428                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2429                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2430                                 return true;
2431                 }
2432
2433 #ifdef CONFIG_CMA
2434                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2435                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2436                         return true;
2437                 }
2438 #endif
2439         }
2440         return false;
2441 }
2442
2443 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2444                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2445 {
2446         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2447                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2448 }
2449
2450 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2451                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2452 {
2453         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2454
2455         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2456                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2457
2458         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2459                                                                 free_pages);
2460 }
2461
2462 #ifdef CONFIG_NUMA
2463 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2464 {
2465         return local_zone->node == zone->node;
2466 }
2467
2468 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2469 {
2470         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2471                                 RECLAIM_DISTANCE;
2472 }
2473 #else   /* CONFIG_NUMA */
2474 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2475 {
2476         return true;
2477 }
2478
2479 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2480 {
2481         return true;
2482 }
2483 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2484
2485 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2486 {
2487         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2488
2489         do {
2490                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2491                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2492                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2493                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2494         } while (zone++ != preferred_zone);
2495 }
2496
2497 /*
2498  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2499  * a page.
2500  */
2501 static struct page *
2502 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2503                                                 const struct alloc_context *ac)
2504 {
2505         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2506         struct zoneref *z;
2507         struct page *page = NULL;
2508         struct zone *zone;
2509         int nr_fair_skipped = 0;
2510         bool zonelist_rescan;
2511
2512 zonelist_scan:
2513         zonelist_rescan = false;
2514
2515         /*
2516          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2517          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2518          */
2519         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2520                                                                 ac->nodemask) {
2521                 unsigned long mark;
2522
2523                 if (cpusets_enabled() &&
2524                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2525                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2526                                 continue;
2527                 /*
2528                  * Distribute pages in proportion to the individual
2529                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2530                  * page was allocated in should have no effect on the
2531                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2532                  */
2533                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2534                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2535                                 break;
2536                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2537                                 nr_fair_skipped++;
2538                                 continue;
2539                         }
2540                 }
2541                 /*
2542                  * When allocating a page cache page for writing, we
2543                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2544                  * limit, such that no single zone holds more than its
2545                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2546                  * The dirty limits take into account the zone's
2547                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2548                  * should be able to balance it without having to
2549                  * write pages from its LRU list.
2550                  *
2551                  * This may look like it could increase pressure on
2552                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2553                  * before they are full.  But the pages that do spill
2554                  * over are limited as the lower zones are protected
2555                  * by this very same mechanism.  It should not become
2556                  * a practical burden to them.
2557                  *
2558                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2559                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2560                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2561                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2562                  * zones are together not big enough to reach the
2563                  * global limit.  The proper fix for these situations
2564                  * will require awareness of zones in the
2565                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2566                  */
2567                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2568                         continue;
2569
2570                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2571                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2572                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2573                         int ret;
2574
2575                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2576                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2577                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2578                                 goto try_this_zone;
2579
2580                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2581                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2582                                 continue;
2583
2584                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2585                         switch (ret) {
2586                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2587                                 /* did not scan */
2588                                 continue;
2589                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2590                                 /* scanned but unreclaimable */
2591                                 continue;
2592                         default:
2593                                 /* did we reclaim enough */
2594                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2595                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2596                                         goto try_this_zone;
2597
2598                                 continue;
2599                         }
2600                 }
2601
2602 try_this_zone:
2603                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2604                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2605                 if (page) {
2606                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2607                                 goto try_this_zone;
2608
2609                         /*
2610                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2611                          * if the pageblock should be reserved for the future
2612                          */
2613                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2614                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2615
2616                         return page;
2617                 }
2618         }
2619
2620         /*
2621          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2622          * local node.  However, the local node might have free pages left
2623          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2624          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2625          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2626          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2627          */
2628         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2629                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2630                 if (nr_fair_skipped) {
2631                         zonelist_rescan = true;
2632                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2633                 }
2634                 if (nr_online_nodes > 1)
2635                         zonelist_rescan = true;
2636         }
2637
2638         if (zonelist_rescan)
2639                 goto zonelist_scan;
2640
2641         return NULL;
2642 }
2643
2644 /*
2645  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2646  * meminfo in irq context.
2647  */
2648 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2649 {
2650         bool ret = false;
2651
2652 #if NODES_SHIFT > 8
2653         ret = in_interrupt();
2654 #endif
2655         return ret;
2656 }
2657
2658 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2659                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2660                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2661
2662 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2663 {
2664         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2665
2666         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2667             debug_guardpage_minorder() > 0)
2668                 return;
2669
2670         /*
2671          * This documents exceptions given to allocations in certain
2672          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2673          * of allowed nodes.
2674          */
2675         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2676                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2677                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2678                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2679         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2680                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2681
2682         if (fmt) {
2683                 struct va_format vaf;
2684                 va_list args;
2685
2686                 va_start(args, fmt);
2687
2688                 vaf.fmt = fmt;
2689                 vaf.va = &args;
2690
2691                 pr_warn("%pV", &vaf);
2692
2693                 va_end(args);
2694         }
2695
2696         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:0x%x\n",
2697                 current->comm, order, gfp_mask);
2698
2699         dump_stack();
2700         if (!should_suppress_show_mem())
2701                 show_mem(filter);
2702 }
2703
2704 static inline struct page *
2705 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2706         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2707 {
2708         struct oom_control oc = {
2709                 .zonelist = ac->zonelist,
2710                 .nodemask = ac->nodemask,
2711                 .gfp_mask = gfp_mask,
2712                 .order = order,
2713         };
2714         struct page *page;
2715
2716         *did_some_progress = 0;
2717
2718         /*
2719          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2720          * making progress for us.
2721          */
2722         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2723                 *did_some_progress = 1;
2724                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2725                 return NULL;
2726         }
2727
2728         /*
2729          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2730          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2731          * we're still under heavy pressure.
2732          */
2733         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2734                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2735         if (page)
2736                 goto out;
2737
2738         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2739                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2740                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2741                         goto out;
2742                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2743                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2744                         goto out;
2745                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2746                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2747                         goto out;
2748                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2749                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2750                         /*
2751                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2752                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2753                          * keep looping as per tradition.
2754                          */
2755                         *did_some_progress = 1;
2756                         goto out;
2757                 }
2758                 if (pm_suspended_storage())
2759                         goto out;
2760                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2761                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2762                         goto out;
2763         }
2764         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2765         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2766                 *did_some_progress = 1;
2767 out:
2768         mutex_unlock(&oom_lock);
2769         return page;
2770 }
2771
2772 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2773 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2774 static struct page *
2775 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2776                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2777                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2778                 bool *deferred_compaction)
2779 {
2780         unsigned long compact_result;
2781         struct page *page;
2782
2783         if (!order)
2784                 return NULL;
2785
2786         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2787         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2788                                                 mode, contended_compaction);
2789         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2790
2791         switch (compact_result) {
2792         case COMPACT_DEFERRED:
2793                 *deferred_compaction = true;
2794                 /* fall-through */
2795         case COMPACT_SKIPPED:
2796                 return NULL;
2797         default:
2798                 break;
2799         }
2800
2801         /*
2802          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2803          * count a compaction stall
2804          */
2805         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2806
2807         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2808                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2809
2810         if (page) {
2811                 struct zone *zone = page_zone(page);
2812
2813                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2814                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2815                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2816                 return page;
2817         }
2818
2819         /*
2820          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2821          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2822          */
2823         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2824
2825         cond_resched();
2826
2827         return NULL;
2828 }
2829 #else
2830 static inline struct page *
2831 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2832                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2833                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2834                 bool *deferred_compaction)
2835 {
2836         return NULL;
2837 }
2838 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2839
2840 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2841 static int
2842 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2843                                         const struct alloc_context *ac)
2844 {
2845         struct reclaim_state reclaim_state;
2846         int progress;
2847
2848         cond_resched();
2849
2850         /* We now go into synchronous reclaim */
2851         cpuset_memory_pressure_bump();
2852         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2853         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2854         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2855         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2856
2857         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2858                                                                 ac->nodemask);
2859
2860         current->reclaim_state = NULL;
2861         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2862         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2863
2864         cond_resched();
2865
2866         return progress;
2867 }
2868
2869 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2870 static inline struct page *
2871 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2872                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2873                 unsigned long *did_some_progress)
2874 {
2875         struct page *page = NULL;
2876         bool drained = false;
2877
2878         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2879         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2880                 return NULL;
2881
2882 retry:
2883         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2884                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2885
2886         /*
2887          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2888          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2889          * Shrink them them and try again
2890          */
2891         if (!page && !drained) {
2892                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2893                 drain_all_pages(NULL);
2894                 drained = true;
2895                 goto retry;
2896         }
2897
2898         return page;
2899 }
2900
2901 /*
2902  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2903  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2904  */
2905 static inline struct page *
2906 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2907                                 const struct alloc_context *ac)
2908 {
2909         struct page *page;
2910
2911         do {
2912                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2913                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2914
2915                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2916                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2917                                                                         HZ/50);
2918         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2919
2920         return page;
2921 }
2922
2923 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2924 {
2925         struct zoneref *z;
2926         struct zone *zone;
2927
2928         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2929                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2930                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2931 }
2932
2933 static inline int
2934 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2935 {
2936         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2937
2938         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2939         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2940
2941         /*
2942          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2943          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2944          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2945          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2946          */
2947         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2948
2949         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2950                 /*
2951                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2952                  * if it can't schedule.
2953                  */
2954                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2955                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2956                 /*
2957                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2958                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2959                  */
2960                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2961         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2962                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2963
2964         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2965                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2966                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2967                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2968                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2969                 else if (!in_interrupt() &&
2970                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2971                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2972                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2973         }
2974 #ifdef CONFIG_CMA
2975         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2976                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2977 #endif
2978         return alloc_flags;
2979 }
2980
2981 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2982 {
2983         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2984 }
2985
2986 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2987 {
2988         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
2989 }
2990
2991 static inline struct page *
2992 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2993                                                 struct alloc_context *ac)
2994 {
2995         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
2996         struct page *page = NULL;
2997         int alloc_flags;
2998         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2999         unsigned long did_some_progress;
3000         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3001         bool deferred_compaction = false;
3002         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3003
3004         /*
3005          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3006          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3007          * be using allocators in order of preference for an area that is
3008          * too large.
3009          */
3010         if (order >= MAX_ORDER) {
3011                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3012                 return NULL;
3013         }
3014
3015         /*
3016          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3017          * callers that are not in atomic context.
3018          */
3019         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3020                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3021                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3022
3023         /*
3024          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3025          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3026          * speculative node-specific allocation.
3027          */
3028         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3029                 goto nopage;
3030
3031 retry:
3032         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3033                 wake_all_kswapds(order, ac);
3034
3035         /*
3036          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3037          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3038          * to how we want to proceed.
3039          */
3040         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3041
3042         /*
3043          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3044          * cpusets.
3045          */
3046         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3047                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3048                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3049                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3050                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3051         }
3052
3053         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3054         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3055                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3056         if (page)
3057                 goto got_pg;
3058
3059         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3060         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3061                 /*
3062                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3063                  * the allocation is high priority and these type of
3064                  * allocations are system rather than user orientated
3065                  */
3066                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3067
3068                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
3069
3070                 if (page) {
3071                         goto got_pg;
3072                 }
3073         }
3074
3075         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3076         if (!can_direct_reclaim) {
3077                 /*
3078                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
3079                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
3080                  * type of allocation to fail.
3081                  */
3082                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3083                 goto nopage;
3084         }
3085
3086         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3087         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3088                 goto nopage;
3089
3090         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3091         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3092                 goto nopage;
3093
3094         /*
3095          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3096          * attempts after direct reclaim are synchronous
3097          */
3098         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3099                                         migration_mode,
3100                                         &contended_compaction,
3101                                         &deferred_compaction);
3102         if (page)
3103                 goto got_pg;
3104
3105         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3106         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3107                 /*
3108                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3109                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3110                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3111                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3112                  * instead of entering direct reclaim.
3113                  */
3114                 if (deferred_compaction)
3115                         goto nopage;
3116
3117                 /*
3118                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3119                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3120                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3121                  * so we fallback to base pages instead.
3122                  */
3123                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3124                         goto nopage;
3125
3126                 /*
3127                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3128                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3129                  * khugepaged trying to collapse.
3130                  */
3131                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3132                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3133                         goto nopage;
3134         }
3135
3136         /*
3137          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3138          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3139          * khugepaged trying to collapse.
3140          */
3141         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3142                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3143
3144         /* Try direct reclaim and then allocating */
3145         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3146                                                         &did_some_progress);
3147         if (page)
3148                 goto got_pg;
3149
3150         /* Do not loop if specifically requested */
3151         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3152                 goto noretry;
3153
3154         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3155         pages_reclaimed += did_some_progress;
3156         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3157             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3158                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3159                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3160                 goto retry;
3161         }
3162
3163         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3164         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3165         if (page)
3166                 goto got_pg;
3167
3168         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3169         if (did_some_progress)
3170                 goto retry;
3171
3172 noretry:
3173         /*
3174          * High-order allocations do not necessarily loop after
3175          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3176          * being called after reclaim so call directly if necessary
3177          */
3178         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3179                                             ac, migration_mode,
3180                                             &contended_compaction,
3181                                             &deferred_compaction);
3182         if (page)
3183                 goto got_pg;
3184 nopage:
3185         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3186 got_pg:
3187         return page;
3188 }
3189
3190 /*
3191  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3192  */
3193 struct page *
3194 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3195                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3196 {
3197         struct zoneref *preferred_zoneref;
3198         struct page *page = NULL;
3199         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3200         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3201         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3202         struct alloc_context ac = {
3203                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3204                 .nodemask = nodemask,
3205                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3206         };
3207
3208         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3209
3210         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3211
3212         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3213
3214         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3215                 return NULL;
3216
3217         /*
3218          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3219          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3220          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3221          */
3222         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3223                 return NULL;
3224
3225         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3226                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3227
3228 retry_cpuset:
3229         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3230
3231         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3232         ac.zonelist = zonelist;
3233
3234         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3235         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3236
3237         /* The preferred zone is used for statistics later */
3238         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3239                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3240                                 &ac.preferred_zone);
3241         if (!ac.preferred_zone)
3242                 goto out;
3243         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3244
3245         /* First allocation attempt */
3246         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3247         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3248         if (unlikely(!page)) {
3249                 /*
3250                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3251                  * can deadlock because I/O on the device might not
3252                  * complete.
3253                  */
3254                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3255                 ac.spread_dirty_pages = false;
3256
3257                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3258         }
3259
3260         if (kmemcheck_enabled && page)
3261                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3262
3263         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3264
3265 out:
3266         /*
3267          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3268          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3269          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3270          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3271          */
3272         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3273                 goto retry_cpuset;
3274
3275         return page;
3276 }
3277 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3278
3279 /*
3280  * Common helper functions.
3281  */
3282 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3283 {
3284         struct page *page;
3285
3286         /*
3287          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3288          * a highmem page
3289          */
3290         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3291
3292         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3293         if (!page)
3294                 return 0;
3295         return (unsigned long) page_address(page);
3296 }
3297 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3298
3299 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3300 {
3301         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3302 }
3303 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3304
3305 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3306 {
3307         if (put_page_testzero(page)) {
3308                 if (order == 0)
3309                         free_hot_cold_page(page, false);
3310                 else
3311                         __free_pages_ok(page, order);
3312         }
3313 }
3314
3315 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3316
3317 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3318 {
3319         if (addr != 0) {
3320                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3321                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3322         }
3323 }
3324
3325 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3326
3327 /*
3328  * Page Fragment:
3329  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3330  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3331  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3332  *
3333  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3334  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3335  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3336  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3337  */
3338 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3339                                        gfp_t gfp_mask)
3340 {
3341         struct page *page = NULL;
3342         gfp_t gfp = gfp_mask;
3343
3344 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3345         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3346                     __GFP_NOMEMALLOC;
3347         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3348                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3349         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3350 #endif
3351         if (unlikely(!page))
3352                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3353
3354         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3355
3356         return page;
3357 }
3358
3359 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3360                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3361 {
3362         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3363         struct page *page;
3364         int offset;
3365
3366         if (unlikely(!nc->va)) {
3367 refill:
3368                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3369                 if (!page)
3370                         return NULL;
3371
3372 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3373                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3374                 size = nc->size;
3375 #endif
3376                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3377                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3378                  */
3379                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3380
3381                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3382                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3383                 nc->pagecnt_bias = size;
3384                 nc->offset = size;
3385         }
3386
3387         offset = nc->offset - fragsz;
3388         if (unlikely(offset < 0)) {
3389                 page = virt_to_page(nc->va);
3390
3391                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3392                         goto refill;
3393
3394 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3395                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3396                 size = nc->size;
3397 #endif
3398                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3399                 atomic_set(&page->_count, size);
3400
3401                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3402                 nc->pagecnt_bias = size;
3403                 offset = size - fragsz;
3404         }
3405
3406         nc->pagecnt_bias--;
3407         nc->offset = offset;
3408
3409         return nc->va + offset;
3410 }
3411 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3412
3413 /*
3414  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3415  */
3416 void __free_page_frag(void *addr)
3417 {
3418         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3419
3420         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3421                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3422 }
3423 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3424
3425 /*
3426  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3427  * of the current memory cgroup.
3428  *
3429  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3430  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3431  */
3432 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3433 {
3434         struct page *page;
3435
3436         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3437         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3438                 __free_pages(page, order);
3439                 page = NULL;
3440         }
3441         return page;
3442 }
3443
3444 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3445 {
3446         struct page *page;
3447
3448         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3449         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3450                 __free_pages(page, order);
3451                 page = NULL;
3452         }
3453         return page;
3454 }
3455
3456 /*
3457  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3458  * alloc_kmem_pages.
3459  */
3460 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3461 {
3462         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3463         __free_pages(page, order);
3464 }
3465
3466 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3467 {
3468         if (addr != 0) {
3469                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3470                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3471         }
3472 }
3473
3474 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3475                 size_t size)
3476 {
3477         if (addr) {
3478                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3479                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3480
3481                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3482                 while (used < alloc_end) {
3483                         free_page(used);
3484                         used += PAGE_SIZE;
3485                 }
3486         }
3487         return (void *)addr;
3488 }
3489
3490 /**
3491  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3492  * @size: the number of bytes to allocate
3493  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3494  *
3495  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3496  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3497  * allocate memory in power-of-two pages.
3498  *
3499  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3500  *
3501  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3502  */
3503 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3504 {
3505         unsigned int order = get_order(size);
3506         unsigned long addr;
3507
3508         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3509         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3510 }
3511 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3512
3513 /**
3514  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3515  *                         pages on a node.
3516  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3517  * @size: the number of bytes to allocate
3518  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3519  *
3520  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3521  * back.
3522  */
3523 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3524 {
3525         unsigned int order = get_order(size);
3526         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3527         if (!p)
3528                 return NULL;
3529         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3530 }
3531
3532 /**
3533  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3534  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3535  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3536  *
3537  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3538  */
3539 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3540 {
3541         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3542         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3543
3544         while (addr < end) {
3545                 free_page(addr);
3546                 addr += PAGE_SIZE;
3547         }
3548 }
3549 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3550
3551 /**
3552  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3553  * @offset: The zone index of the highest zone
3554  *
3555  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3556  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3557  * zone, the number of pages is calculated as:
3558  *     managed_pages - high_pages
3559  */
3560 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3561 {
3562         struct zoneref *z;
3563         struct zone *zone;
3564
3565         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3566         unsigned long sum = 0;
3567
3568         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3569
3570         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3571                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3572                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3573                 if (size > high)
3574                         sum += size - high;
3575         }
3576
3577         return sum;
3578 }
3579
3580 /**
3581  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3582  *
3583  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3584  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3585  */
3586 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3587 {
3588         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3589 }
3590 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3591
3592 /**
3593  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3594  *
3595  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3596  * high watermark within all zones.
3597  */
3598 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3599 {
3600         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3601 }
3602
3603 static inline void show_node(struct zone *zone)
3604 {
3605         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3606                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3607 }
3608
3609 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3610 {
3611         val->totalram = totalram_pages;
3612         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3613         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3614         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3615         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3616         val->freehigh = nr_free_highpages();
3617         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3618 }
3619
3620 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3621
3622 #ifdef CONFIG_NUMA
3623 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3624 {
3625         int zone_type;          /* needs to be signed */
3626         unsigned long managed_pages = 0;
3627         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3628
3629         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3630                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3631         val->totalram = managed_pages;
3632         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3633         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3634 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3635         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3636         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3637                         NR_FREE_PAGES);
3638 #else
3639         val->totalhigh = 0;
3640         val->freehigh = 0;
3641 #endif
3642         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3643 }
3644 #endif
3645
3646 /*
3647  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3648  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3649  */
3650 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3651 {
3652         bool ret = false;
3653         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3654
3655         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3656                 goto out;
3657
3658         do {
3659                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3660                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3661         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3662 out:
3663         return ret;
3664 }
3665
3666 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3667
3668 static void show_migration_types(unsigned char type)
3669 {
3670         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3671                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3672                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3673                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3674                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3675 #ifdef CONFIG_CMA
3676                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3677 #endif
3678 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3679                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3680 #endif
3681         };
3682         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3683         char *p = tmp;
3684         int i;
3685
3686         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3687                 if (type & (1 << i))
3688                         *p++ = types[i];
3689         }
3690
3691         *p = '\0';
3692         printk("(%s) ", tmp);
3693 }
3694
3695 /*
3696  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3697  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3698  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3699  *
3700  * Bits in @filter:
3701  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3702  *   cpuset.
3703  */
3704 void show_free_areas(unsigned int filter)
3705 {
3706         unsigned long free_pcp = 0;
3707         int cpu;
3708         struct zone *zone;
3709
3710         for_each_populated_zone(zone) {
3711                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3712                         continue;
3713
3714                 for_each_online_cpu(cpu)
3715                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3716         }
3717
3718         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3719                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3720                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3721                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3722                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3723                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3724                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3725                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3726                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3727                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3728                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3729                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3730                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3731                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3732                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3733                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3734                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3735                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3736                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3737                 global_page_state(NR_SHMEM),
3738                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3739                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3740                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3741                 free_pcp,
3742                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3743
3744         for_each_populated_zone(zone) {
3745                 int i;
3746
3747                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3748                         continue;
3749
3750                 free_pcp = 0;
3751                 for_each_online_cpu(cpu)
3752                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3753
3754                 show_node(zone);
3755                 printk("%s"
3756                         " free:%lukB"
3757                         " min:%lukB"
3758                         " low:%lukB"
3759                         " high:%lukB"
3760                         " active_anon:%lukB"
3761                         " inactive_anon:%lukB"
3762                         " active_file:%lukB"
3763                         " inactive_file:%lukB"
3764                         " unevictable:%lukB"
3765                         " isolated(anon):%lukB"
3766                         " isolated(file):%lukB"
3767                         " present:%lukB"
3768                         " managed:%lukB"
3769                         " mlocked:%lukB"
3770                         " dirty:%lukB"
3771                         " writeback:%lukB"
3772                         " mapped:%lukB"
3773                         " shmem:%lukB"
3774                         " slab_reclaimable:%lukB"
3775                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3776                         " kernel_stack:%lukB"
3777                         " pagetables:%lukB"
3778                         " unstable:%lukB"
3779                         " bounce:%lukB"
3780                         " free_pcp:%lukB"
3781                         " local_pcp:%ukB"
3782                         " free_cma:%lukB"
3783                         " writeback_tmp:%lukB"
3784                         " pages_scanned:%lu"
3785                         " all_unreclaimable? %s"
3786                         "\n",
3787                         zone->name,
3788                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3789                         K(min_wmark_pages(zone)),
3790                         K(low_wmark_pages(zone)),
3791                         K(high_wmark_pages(zone)),
3792                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3793                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3794                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3795                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3796                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3797                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3798                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3799                         K(zone->present_pages),
3800                         K(zone->managed_pages),
3801                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3802                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3803                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3804                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3805                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3806                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3807                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3808                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3809                                 THREAD_SIZE / 1024,
3810                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3811                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3812                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3813                         K(free_pcp),
3814                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3815                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3816                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3817                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3818                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3819                         );
3820                 printk("lowmem_reserve[]:");
3821                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3822                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3823                 printk("\n");
3824         }
3825
3826         for_each_populated_zone(zone) {
3827                 unsigned int order;
3828                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3829                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3830
3831                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3832                         continue;
3833                 show_node(zone);
3834                 printk("%s: ", zone->name);
3835
3836                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3837                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3838                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3839                         int type;
3840
3841                         nr[order] = area->nr_free;
3842                         total += nr[order] << order;
3843
3844                         types[order] = 0;
3845                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3846                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3847                                         types[order] |= 1 << type;
3848                         }
3849                 }
3850                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3851                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3852                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3853                         if (nr[order])
3854                                 show_migration_types(types[order]);
3855                 }
3856                 printk("= %lukB\n", K(total));
3857         }
3858
3859         hugetlb_show_meminfo();
3860
3861         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3862
3863         show_swap_cache_info();
3864 }
3865
3866 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3867 {
3868         zoneref->zone = zone;
3869         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3870 }
3871
3872 /*
3873  * Builds allocation fallback zone lists.
3874  *
3875  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3876  */
3877 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3878                                 int nr_zones)
3879 {
3880         struct zone *zone;
3881         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3882
3883         do {
3884                 zone_type--;
3885                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3886                 if (populated_zone(zone)) {
3887                         zoneref_set_zone(zone,
3888                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3889                         check_highest_zone(zone_type);
3890                 }
3891         } while (zone_type);
3892
3893         return nr_zones;
3894 }
3895
3896
3897 /*
3898  *  zonelist_order:
3899  *  0 = automatic detection of better ordering.
3900  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3901  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3902  *
3903  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3904  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3905  */
3906 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3907 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3908 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3909
3910 /* zonelist order in the kernel.
3911  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3912  */
3913 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3914 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3915
3916
3917 #ifdef CONFIG_NUMA
3918 /* The value user specified ....changed by config */
3919 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3920 /* string for sysctl */
3921 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3922 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3923
3924 /*
3925  * interface for configure zonelist ordering.
3926  * command line option "numa_zonelist_order"
3927  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3928  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3929  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3930  */
3931
3932 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3933 {
3934         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3935                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3936         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3937                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3938         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3939                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3940         } else {
3941                 printk(KERN_WARNING
3942                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3943                         "%s\n", s);
3944                 return -EINVAL;
3945         }
3946         return 0;
3947 }
3948
3949 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3950 {
3951         int ret;
3952
3953         if (!s)
3954                 return 0;
3955
3956         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3957         if (ret == 0)
3958                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3959
3960         return ret;
3961 }
3962 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3963
3964 /*
3965  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3966  */
3967 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3968                 void __user *buffer, size_t *length,
3969                 loff_t *ppos)
3970 {
3971         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3972         int ret;
3973         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3974
3975         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3976         if (write) {
3977                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3978                         ret = -EINVAL;
3979                         goto out;
3980                 }
3981                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3982         }
3983         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3984         if (ret)
3985                 goto out;
3986         if (write) {
3987                 int oldval = user_zonelist_order;
3988
3989                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3990                 if (ret) {
3991                         /*
3992                          * bogus value.  restore saved string
3993                          */
3994                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3995                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3996                         user_zonelist_order = oldval;
3997                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3998                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3999                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4000                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4001                 }
4002         }
4003 out:
4004         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4005         return ret;
4006 }
4007
4008
4009 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4010 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4011
4012 /**
4013  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4014  * @node: node whose fallback list we're appending
4015  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4016  *
4017  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4018  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4019  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4020  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4021  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4022  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4023  * on them otherwise.
4024  * It returns -1 if no node is found.
4025  */
4026 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4027 {
4028         int n, val;
4029         int min_val = INT_MAX;
4030         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4031         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4032
4033         /* Use the local node if we haven't already */
4034         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4035                 node_set(node, *used_node_mask);
4036                 return node;
4037         }
4038
4039         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4040
4041                 /* Don't want a node to appear more than once */
4042                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4043                         continue;
4044
4045                 /* Use the distance array to find the distance */
4046                 val = node_distance(node, n);
4047
4048                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4049                 val += (n < node);
4050
4051                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4052                 tmp = cpumask_of_node(n);
4053                 if (!cpumask_empty(tmp))
4054                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4055
4056                 /* Slight preference for less loaded node */
4057                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4058                 val += node_load[n];
4059
4060                 if (val < min_val) {
4061                         min_val = val;
4062                         best_node = n;
4063                 }
4064         }
4065
4066         if (best_node >= 0)
4067                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4068
4069         return best_node;
4070 }
4071
4072
4073 /*
4074  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4075  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4076  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4077  */
4078 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4079 {
4080         int j;
4081         struct zonelist *zonelist;
4082
4083         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4084         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4085                 ;
4086         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4087         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4088         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4089 }
4090
4091 /*
4092  * Build gfp_thisnode zonelists
4093  */
4094 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4095 {
4096         int j;
4097         struct zonelist *zonelist;
4098
4099         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4100         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4101         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4102         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4103 }
4104
4105 /*
4106  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4107  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4108  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4109  * may still exist in local DMA zone.
4110  */
4111 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4112
4113 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4114 {
4115         int pos, j, node;
4116         int zone_type;          /* needs to be signed */
4117         struct zone *z;
4118         struct zonelist *zonelist;
4119
4120         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4121         pos = 0;
4122         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4123                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4124                         node = node_order[j];
4125                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4126                         if (populated_zone(z)) {
4127                                 zoneref_set_zone(z,
4128                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4129                                 check_highest_zone(zone_type);
4130                         }
4131                 }
4132         }
4133         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4134         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4135 }
4136
4137 #if defined(CONFIG_64BIT)
4138 /*
4139  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4140  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4141  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4142  */
4143 static int default_zonelist_order(void)
4144 {
4145         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4146 }
4147 #else
4148 /*
4149  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4150  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4151  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4152  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4153  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4154  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4155  */
4156 static int default_zonelist_order(void)
4157 {
4158         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4159 }
4160 #endif /* CONFIG_64BIT */
4161
4162 static void set_zonelist_order(void)
4163 {
4164         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4165                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4166         else
4167                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4168 }
4169
4170 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4171 {
4172         int j, node, load;
4173         enum zone_type i;
4174         nodemask_t used_mask;
4175         int local_node, prev_node;
4176         struct zonelist *zonelist;
4177         unsigned int order = current_zonelist_order;
4178
4179         /* initialize zonelists */
4180         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4181                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4182                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4183                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4184         }
4185
4186         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4187         local_node = pgdat->node_id;
4188         load = nr_online_nodes;
4189         prev_node = local_node;
4190         nodes_clear(used_mask);
4191
4192         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4193         j = 0;
4194
4195         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4196                 /*
4197                  * We don't want to pressure a particular node.
4198                  * So adding penalty to the first node in same
4199                  * distance group to make it round-robin.
4200                  */
4201                 if (node_distance(local_node, node) !=
4202                     node_distance(local_node, prev_node))
4203                         node_load[node] = load;
4204
4205                 prev_node = node;
4206                 load--;
4207                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4208                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4209                 else
4210                         node_order[j++] = node; /* remember order */
4211         }
4212
4213         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4214                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4215                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
4216         }
4217
4218         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4219 }
4220
4221 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4222 /*
4223  * Return node id of node used for "local" allocations.
4224  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4225  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4226  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4227  */
4228 int local_memory_node(int node)
4229 {
4230         struct zone *zone;
4231
4232         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4233                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4234                                    NULL,
4235                                    &zone);
4236         return zone->node;
4237 }
4238 #endif
4239
4240 #else   /* CONFIG_NUMA */
4241
4242 static void set_zonelist_order(void)
4243 {
4244         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4245 }
4246
4247 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4248 {
4249         int node, local_node;
4250         enum zone_type j;
4251         struct zonelist *zonelist;
4252
4253         local_node = pgdat->node_id;
4254
4255         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4256         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4257
4258         /*
4259          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4260          * of all the other nodes.
4261          * We don't want to pressure a particular node, so when
4262          * building the zones for node N, we make sure that the
4263          * zones coming right after the local ones are those from
4264          * node N+1 (modulo N)
4265          */
4266         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4267                 if (!node_online(node))
4268                         continue;
4269                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4270         }
4271         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4272                 if (!node_online(node))
4273                         continue;
4274                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4275         }
4276
4277         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4278         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4279 }
4280
4281 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4282
4283 /*
4284  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4285  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4286  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4287  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4288  * with interrupts disabled.
4289  *
4290  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4291  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4292  * hotplugged processors.
4293  *
4294  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4295  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4296  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4297  */
4298 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4299 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4300 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4301
4302 /*
4303  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4304  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4305  */
4306 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4307
4308 /* return values int ....just for stop_machine() */
4309 static int __build_all_zonelists(void *data)
4310 {
4311         int nid;
4312         int cpu;
4313         pg_data_t *self = data;
4314
4315 #ifdef CONFIG_NUMA
4316         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4317 #endif
4318
4319         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4320                 build_zonelists(self);
4321         }
4322
4323         for_each_online_node(nid) {
4324                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4325
4326                 build_zonelists(pgdat);
4327         }
4328
4329         /*
4330          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4331          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4332          * each zone will be allocated later when the per cpu
4333          * allocator is available.
4334          *
4335          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4336          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4337          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4338          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4339          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4340          * (a chicken-egg dilemma).
4341          */
4342         for_each_possible_cpu(cpu) {
4343                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4344
4345 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4346                 /*
4347                  * We now know the "local memory node" for each node--
4348                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4349                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4350                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4351                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4352                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4353                  */
4354                 if (cpu_online(cpu))
4355                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4356 #endif
4357         }
4358
4359         return 0;
4360 }
4361
4362 static noinline void __init
4363 build_all_zonelists_init(void)
4364 {
4365         __build_all_zonelists(NULL);
4366         mminit_verify_zonelist();
4367         cpuset_init_current_mems_allowed();
4368 }
4369
4370 /*
4371  * Called with zonelists_mutex held always
4372  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4373  *
4374  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4375  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4376  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4377  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4378  */
4379 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4380 {
4381         set_zonelist_order();
4382
4383         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4384                 build_all_zonelists_init();
4385         } else {
4386 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4387                 if (zone)
4388                         setup_zone_pageset(zone);
4389 #endif
4390                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4391                    of zonelist */
4392                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4393                 /* cpuset refresh routine should be here */
4394         }
4395         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4396         /*
4397          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4398          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4399          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4400          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4401          * disabled and enable it later
4402          */
4403         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4404                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4405         else
4406                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4407
4408         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4409                 "Total pages: %ld\n",
4410                         nr_online_nodes,
4411                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4412                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4413                         vm_total_pages);
4414 #ifdef CONFIG_NUMA
4415         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4416 #endif
4417 }
4418
4419 /*
4420  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4421  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4422  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4423  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4424  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4425  * conservative, even though it seems large.
4426  *
4427  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4428  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4429  */
4430 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4431
4432 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4433 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4434 {
4435         unsigned long size = 1;
4436
4437         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4438
4439         while (size < pages)
4440                 size <<= 1;
4441
4442         /*
4443          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4444          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4445          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4446          */
4447         size = min(size, 4096UL);
4448
4449         return max(size, 4UL);
4450 }
4451 #else
4452 /*
4453  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4454  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4455  *
4456  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4457  *
4458  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4459  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4460  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4461  *
4462  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4463  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4464  *
4465  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4466  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4467  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4468  */
4469 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4470 {
4471         return 4096UL;
4472 }
4473 #endif
4474
4475 /*
4476  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4477  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4478  * hash function before the remainder is taken.
4479  */
4480 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4481 {
4482         return ffz(~size);
4483 }
4484
4485 /*
4486  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4487  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4488  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4489  */
4490 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4491                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4492 {
4493         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4494         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4495         unsigned long pfn;
4496         struct zone *z;
4497         unsigned long nr_initialised = 0;
4498
4499         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4500                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4501
4502         z = &pgdat->node_zones[zone];
4503         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4504                 /*
4505                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4506                  * handed to this function.  They do not
4507                  * exist on hotplugged memory.
4508                  */
4509                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4510                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4511                                 continue;
4512                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4513                                 continue;
4514                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4515                                                 &nr_initialised))
4516                                 break;
4517                 }
4518
4519                 /*
4520                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4521                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4522                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4523                  * the address space during boot when many long-lived
4524                  * kernel allocations are made.
4525                  *
4526                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4527                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4528                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4529                  * pfn out of zone.
4530                  */
4531                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4532                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4533
4534                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4535                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4536                 } else {
4537                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4538                 }
4539         }
4540 }
4541
4542 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4543 {
4544         unsigned int order, t;
4545         for_each_migratetype_order(order, t) {
4546                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4547                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4548         }
4549 }
4550
4551 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4552 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4553         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4554 #endif
4555
4556 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4557 {
4558 #ifdef CONFIG_MMU
4559         int batch;
4560
4561         /*
4562          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4563          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4564          *
4565          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4566          */
4567         batch = zone->managed_pages / 1024;
4568         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4569                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4570         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4571         if (batch < 1)
4572                 batch = 1;
4573
4574         /*
4575          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4576          * of 2 value was found to be more likely to have
4577          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4578          *
4579          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4580          * batches of pages, one task can end up with a lot
4581          * of pages of one half of the possible page colors
4582          * and the other with pages of the other colors.
4583          */
4584         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4585
4586         return batch;
4587
4588 #else
4589         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4590          * conditions.
4591          *
4592          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4593          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4594          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4595          *
4596          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4597          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4598          * can be a significant delay between the individual batches being
4599          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4600          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4601          */
4602         return 0;
4603 #endif
4604 }
4605
4606 /*
4607  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4608  * ->batch must never be higher then ->high.
4609  * The following function updates them in a safe manner without read side
4610  * locking.
4611  *
4612  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4613  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4614  *
4615  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4616  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4617  * exist).
4618  */
4619 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4620                 unsigned long batch)
4621 {
4622        /* start with a fail safe value for batch */
4623         pcp->batch = 1;
4624         smp_wmb();
4625
4626        /* Update high, then batch, in order */
4627         pcp->high = high;
4628         smp_wmb();
4629
4630         pcp->batch = batch;
4631 }
4632
4633 /* a companion to pageset_set_high() */
4634 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4635 {
4636         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4637 }
4638
4639 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4640 {
4641         struct per_cpu_pages *pcp;
4642         int migratetype;
4643
4644         memset(p, 0, sizeof(*p));
4645
4646         pcp = &p->pcp;
4647         pcp->count = 0;
4648         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4649                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4650 }
4651
4652 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4653 {
4654         pageset_init(p);
4655         pageset_set_batch(p, batch);
4656 }
4657
4658 /*
4659  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4660  * to the value high for the pageset p.
4661  */
4662 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4663                                 unsigned long high)
4664 {
4665         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4666         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4667                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4668
4669         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4670 }
4671
4672 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4673                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4674 {
4675         if (percpu_pagelist_fraction)
4676                 pageset_set_high(pcp,
4677                         (zone->managed_pages /
4678                                 percpu_pagelist_fraction));
4679         else
4680                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4681 }
4682
4683 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4684 {
4685         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4686
4687         pageset_init(pcp);
4688         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4689 }
4690
4691 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4692 {
4693         int cpu;
4694         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4695         for_each_possible_cpu(cpu)
4696                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4697 }
4698
4699 /*
4700  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4701  * Before this call only boot pagesets were available.
4702  */
4703 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4704 {
4705         struct zone *zone;
4706
4707         for_each_populated_zone(zone)
4708                 setup_zone_pageset(zone);
4709 }
4710
4711 static noinline __init_refok
4712 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4713 {
4714         int i;
4715         size_t alloc_size;
4716
4717         /*
4718          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4719          * per zone.
4720          */
4721         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4722                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4723         zone->wait_table_bits =
4724                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4725         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4726                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4727
4728         if (!slab_is_available()) {
4729                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4730                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4731                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4732         } else {
4733                 /*
4734                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4735                  * via memory hot-add.
4736                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4737                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4738                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4739                  * node itself as well.
4740                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4741                  * necessary.
4742                  */
4743                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4744         }
4745         if (!zone->wait_table)
4746                 return -ENOMEM;
4747
4748         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4749                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4750
4751         return 0;
4752 }
4753
4754 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4755 {
4756         /*
4757          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4758          * relies on the ability of the linker to provide the
4759          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4760          */
4761         zone->pageset = &boot_pageset;
4762
4763         if (populated_zone(zone))
4764                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4765                         zone->name, zone->present_pages,
4766                                          zone_batchsize(zone));
4767 }
4768
4769 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4770                                         unsigned long zone_start_pfn,
4771                                         unsigned long size)
4772 {
4773         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4774         int ret;
4775         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4776         if (ret)
4777                 return ret;
4778         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4779
4780         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4781
4782         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4783                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4784                         pgdat->node_id,
4785                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4786                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4787
4788         zone_init_free_lists(zone);
4789
4790         return 0;
4791 }
4792
4793 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4794 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4795
4796 /*
4797  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4798  */
4799 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4800                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4801 {
4802         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4803         int nid;
4804
4805         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4806                 return state->last_nid;
4807
4808         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4809         if (nid != -1) {
4810                 state->last_start = start_pfn;
4811                 state->last_end = end_pfn;
4812                 state->last_nid = nid;
4813         }
4814
4815         return nid;
4816 }
4817 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4818
4819 /**
4820  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4821  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4822  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4823  *
4824  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4825  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4826  * memblock_free_early_nid() manually.
4827  */
4828 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4829 {
4830         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4831         int i, this_nid;
4832
4833         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4834                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4835                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4836
4837                 if (start_pfn < end_pfn)
4838                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4839                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4840                                         this_nid);
4841         }
4842 }
4843
4844 /**
4845  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4846  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4847  *
4848  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4849  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4850  */
4851 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4852 {
4853         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4854         int i, this_nid;
4855
4856         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4857                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4858 }
4859
4860 /**
4861  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4862  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4863  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4864  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4865  *
4866  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4867  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4868  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4869  * PFNs will be 0.
4870  */
4871 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4872                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4873 {
4874         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4875         int i;
4876
4877         *start_pfn = -1UL;
4878         *end_pfn = 0;
4879
4880         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4881                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4882                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4883         }
4884
4885         if (*start_pfn == -1UL)
4886                 *start_pfn = 0;
4887 }
4888
4889 /*
4890  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4891  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4892  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4893  */
4894 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4895 {
4896         int zone_index;
4897         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4898                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4899                         continue;
4900
4901                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4902                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4903                         break;
4904         }
4905
4906         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4907         movable_zone = zone_index;
4908 }
4909
4910 /*
4911  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4912  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4913  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4914  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4915  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4916  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4917  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4918  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4919  */
4920 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4921                                         unsigned long zone_type,
4922                                         unsigned long node_start_pfn,
4923                                         unsigned long node_end_pfn,
4924                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4925                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4926 {
4927         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4928         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4929                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4930                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4931                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4932                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4933                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4934
4935                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4936                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4937                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4938                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4939
4940                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4941                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4942                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4943         }
4944 }
4945
4946 /*
4947  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4948  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4949  */
4950 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4951                                         unsigned long zone_type,
4952                                         unsigned long node_start_pfn,
4953                                         unsigned long node_end_pfn,
4954                                         unsigned long *ignored)
4955 {
4956         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4957
4958         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
4959         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
4960                 return 0;
4961
4962         /* Get the start and end of the zone */
4963         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4964         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4965         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4966                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4967                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4968
4969         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4970         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4971                 return 0;
4972
4973         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4974         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4975         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4976
4977         /* Return the spanned pages */
4978         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4979 }
4980
4981 /*
4982  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4983  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4984  */
4985 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4986                                 unsigned long range_start_pfn,
4987                                 unsigned long range_end_pfn)
4988 {
4989         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4990         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4991         int i;
4992
4993         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4994                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4995                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4996                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4997         }
4998         return nr_absent;
4999 }
5000
5001 /**
5002  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5003  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5004  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5005  *
5006  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5007  */
5008 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5009                                                         unsigned long end_pfn)
5010 {
5011         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5012 }
5013
5014 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5015 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5016                                         unsigned long zone_type,
5017                                         unsigned long node_start_pfn,
5018                                         unsigned long node_end_pfn,
5019                                         unsigned long *ignored)
5020 {
5021         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5022         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5023         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5024
5025         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5026         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5027                 return 0;
5028
5029         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5030         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5031
5032         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5033                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5034                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5035         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5036 }
5037
5038 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5039 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5040                                         unsigned long zone_type,
5041                                         unsigned long node_start_pfn,
5042                                         unsigned long node_end_pfn,
5043                                         unsigned long *zones_size)
5044 {
5045         return zones_size[zone_type];
5046 }
5047
5048 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5049                                                 unsigned long zone_type,
5050                                                 unsigned long node_start_pfn,
5051                                                 unsigned long node_end_pfn,
5052                                                 unsigned long *zholes_size)
5053 {
5054         if (!zholes_size)
5055                 return 0;
5056
5057         return zholes_size[zone_type];
5058 }
5059
5060 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5061
5062 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5063                                                 unsigned long node_start_pfn,
5064                                                 unsigned long node_end_pfn,
5065                                                 unsigned long *zones_size,
5066                                                 unsigned long *zholes_size)
5067 {
5068         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5069         enum zone_type i;
5070
5071         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5072                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5073                 unsigned long size, real_size;
5074
5075                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5076                                                   node_start_pfn,
5077                                                   node_end_pfn,
5078                                                   zones_size);
5079                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5080                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5081                                                   zholes_size);
5082                 zone->spanned_pages = size;
5083                 zone->present_pages = real_size;
5084
5085                 totalpages += size;
5086                 realtotalpages += real_size;
5087         }
5088
5089         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5090         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5091         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5092                                                         realtotalpages);
5093 }
5094
5095 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5096 /*
5097  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5098  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5099  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5100  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5101  * bytes.
5102  */
5103 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5104 {
5105         unsigned long usemapsize;
5106
5107         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5108         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5109         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5110         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5111         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5112
5113         return usemapsize / 8;
5114 }
5115
5116 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5117                                 struct zone *zone,
5118                                 unsigned long zone_start_pfn,
5119                                 unsigned long zonesize)
5120 {
5121         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5122         zone->pageblock_flags = NULL;
5123         if (usemapsize)
5124                 zone->pageblock_flags =
5125                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5126                                                          pgdat->node_id);
5127 }
5128 #else
5129 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5130                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5131 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5132
5133 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5134
5135 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5136 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5137 {
5138         unsigned int order;
5139
5140         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5141         if (pageblock_order)
5142                 return;
5143
5144         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5145                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5146         else
5147                 order = MAX_ORDER - 1;
5148
5149         /*
5150          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5151          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5152          * powerpc.
5153          */
5154         pageblock_order = order;
5155 }
5156 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5157
5158 /*
5159  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5160  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5161  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5162  * the kernel config
5163  */
5164 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5165 {
5166 }
5167
5168 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5169
5170 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5171                                                    unsigned long present_pages)
5172 {
5173         unsigned long pages = spanned_pages;
5174
5175         /*
5176          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5177          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5178          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5179          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5180          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5181          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5182          */
5183         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5184             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5185                 pages = present_pages;
5186
5187         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5188 }
5189
5190 /*
5191  * Set up the zone data structures:
5192  *   - mark all pages reserved
5193  *   - mark all memory queues empty
5194  *   - clear the memory bitmaps
5195  *
5196  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5197  */
5198 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5199 {
5200         enum zone_type j;
5201         int nid = pgdat->node_id;
5202         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5203         int ret;
5204
5205         pgdat_resize_init(pgdat);
5206 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5207         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5208         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5209         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5210 #endif
5211         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5212         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5213         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5214
5215         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5216                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5217                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5218
5219                 size = zone->spanned_pages;
5220                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5221
5222                 /*
5223                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5224                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5225                  * and per-cpu initialisations
5226                  */
5227                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5228                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5229                         if (freesize >= memmap_pages) {
5230                                 freesize -= memmap_pages;
5231                                 if (memmap_pages)
5232                                         printk(KERN_DEBUG
5233                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5234                                                zone_names[j], memmap_pages);
5235                         } else
5236                                 printk(KERN_WARNING
5237                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5238                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5239                 }
5240
5241                 /* Account for reserved pages */
5242                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5243                         freesize -= dma_reserve;
5244                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5245                                         zone_names[0], dma_reserve);
5246                 }
5247
5248                 if (!is_highmem_idx(j))
5249                         nr_kernel_pages += freesize;
5250                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5251                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5252                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5253                 nr_all_pages += freesize;
5254
5255                 /*
5256                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5257                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5258                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5259                  */
5260                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5261 #ifdef CONFIG_NUMA
5262                 zone->node = nid;
5263                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5264                                                 / 100;
5265                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5266 #endif
5267                 zone->name = zone_names[j];
5268                 spin_lock_init(&zone->lock);
5269                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5270                 zone_seqlock_init(zone);
5271                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5272                 zone_pcp_init(zone);
5273
5274                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5275                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5276
5277                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5278                 if (!size)
5279                         continue;
5280
5281                 set_pageblock_order();
5282                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5283                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5284                 BUG_ON(ret);
5285                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5286                 zone_start_pfn += size;
5287         }
5288 }
5289
5290 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5291 {
5292         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5293         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5294
5295         /* Skip empty nodes */
5296         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5297                 return;
5298
5299 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5300         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5301         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5302         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5303         if (!pgdat->node_mem_map) {
5304                 unsigned long size, end;
5305                 struct page *map;
5306
5307                 /*
5308                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5309                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5310                  * for the buddy allocator to function correctly.
5311                  */
5312                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5313                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5314                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5315                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5316                 if (!map)
5317                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5318                                                                pgdat->node_id);
5319                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5320         }
5321 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5322         /*
5323          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5324          */
5325         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5326                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5327 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5328                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5329                         mem_map -= offset;
5330 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5331         }
5332 #endif
5333 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5334 }
5335
5336 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5337                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5338 {
5339         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5340         unsigned long start_pfn = 0;
5341         unsigned long end_pfn = 0;
5342
5343         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5344         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5345
5346         reset_deferred_meminit(pgdat);
5347         pgdat->node_id = nid;
5348         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5349 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5350         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5351         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5352                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5353                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5354 #endif
5355         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5356                                   zones_size, zholes_size);
5357
5358         alloc_node_mem_map(pgdat);
5359 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5360         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5361                 nid, (unsigned long)pgdat,
5362                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5363 #endif
5364
5365         free_area_init_core(pgdat);
5366 }
5367
5368 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5369
5370 #if MAX_NUMNODES > 1
5371 /*
5372  * Figure out the number of possible node ids.
5373  */
5374 void __init setup_nr_node_ids(void)
5375 {
5376         unsigned int highest;
5377
5378         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5379         nr_node_ids = highest + 1;
5380 }
5381 #endif
5382
5383 /**
5384  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5385  *
5386  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5387  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5388  * all the nodes.
5389  *
5390  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5391  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5392  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5393  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5394  *
5395  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5396  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5397  * populated node map.
5398  *
5399  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5400  * requirement (single node).
5401  */
5402 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5403 {
5404         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5405         unsigned long start, end, mask;
5406         int last_nid = -1;
5407         int i, nid;
5408
5409         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5410                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5411                         last_nid = nid;
5412                         last_end = end;
5413                         continue;
5414                 }
5415
5416                 /*
5417                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5418                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5419                  * too coarse to separate the current node from the last.
5420                  */
5421                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5422                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5423                         mask <<= 1;
5424
5425                 /* accumulate all internode masks */
5426                 accl_mask |= mask;
5427         }
5428
5429         /* convert mask to number of pages */
5430         return ~accl_mask + 1;
5431 }
5432
5433 /* Find the lowest pfn for a node */
5434 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5435 {
5436         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5437         unsigned long start_pfn;
5438         int i;
5439
5440         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5441                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5442
5443         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5444                 printk(KERN_WARNING
5445                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5446                 return 0;
5447         }
5448
5449         return min_pfn;
5450 }
5451
5452 /**
5453  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5454  *
5455  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5456  * memblock_set_node().
5457  */
5458 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5459 {
5460         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5461 }
5462
5463 /*
5464  * early_calculate_totalpages()
5465  * Sum pages in active regions for movable zone.
5466  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5467  */
5468 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5469 {
5470         unsigned long totalpages = 0;
5471         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5472         int i, nid;
5473
5474         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5475                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5476
5477                 totalpages += pages;
5478                 if (pages)
5479                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5480         }
5481         return totalpages;
5482 }
5483
5484 /*
5485  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5486  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5487  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5488  * others
5489  */
5490 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5491 {
5492         int i, nid;
5493         unsigned long usable_startpfn;
5494         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5495         /* save the state before borrow the nodemask */
5496         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5497         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5498         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5499         struct memblock_region *r;
5500
5501         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5502         find_usable_zone_for_movable();
5503
5504         /*
5505          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5506          * options.
5507          */
5508         if (movable_node_is_enabled()) {
5509                 for_each_memblock(memory, r) {
5510                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5511                                 continue;
5512
5513                         nid = r->nid;
5514
5515                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5516                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5517                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5518                                 usable_startpfn;
5519                 }
5520
5521                 goto out2;
5522         }
5523
5524         /*
5525          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5526          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5527          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5528          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5529          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5530          * what movablecore would have allowed.
5531          */
5532         if (required_movablecore) {
5533                 unsigned long corepages;
5534
5535                 /*
5536                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5537                  * was requested by the user
5538                  */
5539                 required_movablecore =
5540                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5541                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5542                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5543
5544                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5545         }
5546
5547         /*
5548          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5549          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5550          */
5551         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5552                 goto out;
5553
5554         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5555         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5556
5557 restart:
5558         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5559         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5560         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5561                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5562
5563                 /*
5564                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5565                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5566                  * amount of memory for the kernel
5567                  */
5568                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5569                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5570
5571                 /*
5572                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5573                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5574                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5575                  */
5576                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5577
5578                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5579                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5580                         unsigned long size_pages;
5581
5582                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5583                         if (start_pfn >= end_pfn)
5584                                 continue;
5585
5586                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5587                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5588                                 unsigned long kernel_pages;
5589                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5590                                                                 - start_pfn;
5591
5592                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5593                                                         kernelcore_remaining);
5594                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5595                                                         required_kernelcore);
5596
5597                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5598                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5599
5600                                         /*
5601                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5602                                          * that if we have to rebalance
5603                                          * kernelcore across nodes, we will
5604                                          * not double account here
5605                                          */
5606                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5607                                         continue;
5608                                 }
5609                                 start_pfn = usable_startpfn;
5610                         }
5611
5612                         /*
5613                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5614                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5615                          * number of pages used as kernelcore
5616                          */
5617                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5618                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5619                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5620                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5621
5622                         /*
5623                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5624                          * break if the kernelcore for this node has been
5625                          * satisfied
5626                          */
5627                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5628                                                                 size_pages);
5629                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5630                         if (!kernelcore_remaining)
5631                                 break;
5632                 }
5633         }
5634
5635         /*
5636          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5637          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5638          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5639          * satisfied
5640          */
5641         usable_nodes--;
5642         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5643                 goto restart;
5644
5645 out2:
5646         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5647         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5648                 zone_movable_pfn[nid] =
5649                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5650
5651 out:
5652         /* restore the node_state */
5653         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5654 }
5655
5656 /* Any regular or high memory on that node ? */
5657 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5658 {
5659         enum zone_type zone_type;
5660
5661         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5662                 return;
5663
5664         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5665                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5666                 if (populated_zone(zone)) {
5667                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5668                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5669                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5670                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5671                         break;
5672                 }
5673         }
5674 }
5675
5676 /**
5677  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5678  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5679  *
5680  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5681  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5682  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5683  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5684  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5685  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5686  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5687  * at arch_max_dma_pfn.
5688  */
5689 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5690 {
5691         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5692         int i, nid;
5693
5694         /* Record where the zone boundaries are */
5695         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5696                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5697         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5698                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5699         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5700         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5701         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5702                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5703                         continue;
5704                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5705                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5706                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5707                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5708         }
5709         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5710         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5711
5712         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5713         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5714         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5715
5716         /* Print out the zone ranges */
5717         pr_info("Zone ranges:\n");
5718         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5719                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5720                         continue;
5721                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5722                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5723                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5724                         pr_cont("empty\n");
5725                 else
5726                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5727                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5728                                         << PAGE_SHIFT,
5729                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5730                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5731         }
5732
5733         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5734         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5735         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5736                 if (zone_movable_pfn[i])
5737                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5738                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5739         }
5740
5741         /* Print out the early node map */
5742         pr_info("Early memory node ranges\n");
5743         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5744                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5745                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5746                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5747
5748         /* Initialise every node */
5749         mminit_verify_pageflags_layout();
5750         setup_nr_node_ids();
5751         for_each_online_node(nid) {
5752                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5753                 free_area_init_node(nid, NULL,
5754                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5755
5756                 /* Any memory on that node */
5757                 if (pgdat->node_present_pages)
5758                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5759                 check_for_memory(pgdat, nid);
5760         }
5761 }
5762
5763 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5764 {
5765         unsigned long long coremem;
5766         if (!p)
5767                 return -EINVAL;
5768
5769         coremem = memparse(p, &p);
5770         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5771
5772         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5773         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5774
5775         return 0;
5776 }
5777
5778 /*
5779  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5780  * cannot be reclaimed or migrated.
5781  */
5782 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5783 {
5784         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5785 }
5786
5787 /*
5788  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5789  * can be reclaimed or migrated.
5790  */
5791 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5792 {
5793         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5794 }
5795
5796 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5797 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5798
5799 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5800
5801 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5802 {
5803         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5804         page_zone(page)->managed_pages += count;
5805         totalram_pages += count;
5806 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5807         if (PageHighMem(page))
5808                 totalhigh_pages += count;
5809 #endif
5810         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5811 }
5812 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5813
5814 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5815 {
5816         void *pos;
5817         unsigned long pages = 0;
5818
5819         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5820         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5821         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5822                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5823                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5824                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5825         }
5826
5827         if (pages && s)
5828                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5829                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5830
5831         return pages;
5832 }
5833 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5834
5835 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5836 void free_highmem_page(struct page *page)
5837 {
5838         __free_reserved_page(page);
5839         totalram_pages++;
5840         page_zone(page)->managed_pages++;
5841         totalhigh_pages++;
5842 }
5843 #endif
5844
5845
5846 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5847 {
5848         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5849         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5850
5851         physpages = get_num_physpages();
5852         codesize = _etext - _stext;
5853         datasize = _edata - _sdata;
5854         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5855         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5856         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5857         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5858
5859         /*
5860          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5861          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5862          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5863          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5864          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5865          */
5866 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5867         do { \
5868                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5869                         size -= adj; \
5870         } while (0)
5871
5872         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5873                      _sinittext, init_code_size);
5874         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5875         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5876         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5877         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5878
5879 #undef  adj_init_size
5880
5881         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5882                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5883                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5884 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5885                ", %luK highmem"
5886 #endif
5887                "%s%s)\n",
5888                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5889                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5890                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5891                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5892                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5893 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5894                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5895 #endif
5896                str ? ", " : "", str ? str : "");
5897 }
5898
5899 /**
5900  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5901  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5902  *
5903  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
5904  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5905  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5906  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5907  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5908  * smaller per-cpu batchsize.
5909  */
5910 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5911 {
5912         dma_reserve = new_dma_reserve;
5913 }
5914
5915 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5916 {
5917         free_area_init_node(0, zones_size,
5918                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5919 }
5920
5921 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5922                                  unsigned long action, void *hcpu)
5923 {
5924         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5925
5926         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5927                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5928                 drain_pages(cpu);
5929
5930                 /*
5931                  * Spill the event counters of the dead processor
5932                  * into the current processors event counters.
5933                  * This artificially elevates the count of the current
5934                  * processor.
5935                  */
5936                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5937
5938                 /*
5939                  * Zero the differential counters of the dead processor
5940                  * so that the vm statistics are consistent.
5941                  *
5942                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5943                  * race with what we are doing.
5944                  */
5945                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5946         }
5947         return NOTIFY_OK;
5948 }
5949
5950 void __init page_alloc_init(void)
5951 {
5952         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5953 }
5954
5955 /*
5956  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
5957  *      or min_free_kbytes changes.
5958  */
5959 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5960 {
5961         struct pglist_data *pgdat;
5962         unsigned long reserve_pages = 0;
5963         enum zone_type i, j;
5964
5965         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5966                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5967                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5968                         long max = 0;
5969
5970                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5971                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5972                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5973                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5974                         }
5975
5976                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5977                         max += high_wmark_pages(zone);
5978
5979                         if (max > zone->managed_pages)
5980                                 max = zone->managed_pages;
5981                         reserve_pages += max;
5982                         /*
5983                          * Lowmem reserves are not available to
5984                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5985                          * kswapd tries to balance zones to their high
5986                          * watermark.  As a result, neither should be
5987                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5988                          * situation where reclaim has to clean pages
5989                          * in order to balance the zones.
5990                          */
5991                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5992                 }
5993         }
5994         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5995         totalreserve_pages = reserve_pages;
5996 }
5997
5998 /*
5999  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6000  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6001  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6002  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6003  */
6004 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6005 {
6006         struct pglist_data *pgdat;
6007         enum zone_type j, idx;
6008
6009         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6010                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6011                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6012                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6013
6014                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6015
6016                         idx = j;
6017                         while (idx) {
6018                                 struct zone *lower_zone;
6019
6020                                 idx--;
6021
6022                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6023                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6024
6025                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6026                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6027                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6028                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6029                         }
6030                 }
6031         }
6032
6033         /* update totalreserve_pages */
6034         calculate_totalreserve_pages();
6035 }
6036
6037 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6038 {
6039         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6040         unsigned long lowmem_pages = 0;
6041         struct zone *zone;
6042         unsigned long flags;
6043
6044         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6045         for_each_zone(zone) {
6046                 if (!is_highmem(zone))
6047                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6048         }
6049
6050         for_each_zone(zone) {
6051                 u64 tmp;
6052
6053                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6054                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6055                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6056                 if (is_highmem(zone)) {
6057                         /*
6058                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6059                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6060                          * value here.
6061                          *
6062                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6063                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6064                          * not be capped for highmem.
6065                          */
6066                         unsigned long min_pages;
6067
6068                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6069                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6070                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6071                 } else {
6072                         /*
6073                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6074                          * proportionate to the zone's size.
6075                          */
6076                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6077                 }
6078
6079                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6080                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6081
6082                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6083                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6084                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6085
6086                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6087         }
6088
6089         /* update totalreserve_pages */
6090         calculate_totalreserve_pages();
6091 }
6092
6093 /**
6094  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6095  * or when memory is hot-{added|removed}
6096  *
6097  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6098  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6099  */
6100 void setup_per_zone_wmarks(void)
6101 {
6102         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6103         __setup_per_zone_wmarks();
6104         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6105 }
6106
6107 /*
6108  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6109  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6110  * to be referenced again before it is swapped out.
6111  *
6112  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6113  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6114  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6115  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6116  *
6117  * total     target    max
6118  * memory    ratio     inactive anon
6119  * -------------------------------------
6120  *   10MB       1         5MB
6121  *  100MB       1        50MB
6122  *    1GB       3       250MB
6123  *   10GB      10       0.9GB
6124  *  100GB      31         3GB
6125  *    1TB     101        10GB
6126  *   10TB     320        32GB
6127  */
6128 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6129 {
6130         unsigned int gb, ratio;
6131
6132         /* Zone size in gigabytes */
6133         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6134         if (gb)
6135                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6136         else
6137                 ratio = 1;
6138
6139         zone->inactive_ratio = ratio;
6140 }
6141
6142 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6143 {
6144         struct zone *zone;
6145
6146         for_each_zone(zone)
6147                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6148 }
6149
6150 /*
6151  * Initialise min_free_kbytes.
6152  *
6153  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6154  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6155  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6156  *
6157  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6158  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6159  *
6160  * which yields
6161  *
6162  * 16MB:        512k
6163  * 32MB:        724k
6164  * 64MB:        1024k
6165  * 128MB:       1448k
6166  * 256MB:       2048k
6167  * 512MB:       2896k
6168  * 1024MB:      4096k
6169  * 2048MB:      5792k
6170  * 4096MB:      8192k
6171  * 8192MB:      11584k
6172  * 16384MB:     16384k
6173  */
6174 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6175 {
6176         unsigned long lowmem_kbytes;
6177         int new_min_free_kbytes;
6178
6179         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6180         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6181
6182         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6183                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6184                 if (min_free_kbytes < 128)
6185                         min_free_kbytes = 128;
6186                 if (min_free_kbytes > 65536)
6187                         min_free_kbytes = 65536;
6188         } else {
6189                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6190                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6191         }
6192         setup_per_zone_wmarks();
6193         refresh_zone_stat_thresholds();
6194         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6195         setup_per_zone_inactive_ratio();
6196         return 0;
6197 }
6198 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6199
6200 /*
6201  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6202  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6203  *      changes.
6204  */
6205 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6206         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6207 {
6208         int rc;
6209
6210         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6211         if (rc)
6212                 return rc;
6213
6214         if (write) {
6215                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6216                 setup_per_zone_wmarks();
6217         }
6218         return 0;
6219 }
6220
6221 #ifdef CONFIG_NUMA
6222 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6223         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6224 {
6225         struct zone *zone;
6226         int rc;
6227
6228         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6229         if (rc)
6230                 return rc;
6231
6232         for_each_zone(zone)
6233                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6234                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6235         return 0;
6236 }
6237
6238 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6239         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6240 {
6241         struct zone *zone;
6242         int rc;
6243
6244         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6245         if (rc)
6246                 return rc;
6247
6248         for_each_zone(zone)
6249                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6250                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6251         return 0;
6252 }
6253 #endif
6254
6255 /*
6256  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6257  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6258  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6259  *
6260  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6261  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6262  * if in function of the boot time zone sizes.
6263  */
6264 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6265         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6266 {
6267         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6268         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6269         return 0;
6270 }
6271
6272 /*
6273  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6274  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6275  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6276  */
6277 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6278         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6279 {
6280         struct zone *zone;
6281         int old_percpu_pagelist_fraction;
6282         int ret;
6283
6284         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6285         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6286
6287         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6288         if (!write || ret < 0)
6289                 goto out;
6290
6291         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6292         if (percpu_pagelist_fraction &&
6293             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6294                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6295                 ret = -EINVAL;
6296                 goto out;
6297         }
6298
6299         /* No change? */
6300         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6301                 goto out;
6302
6303         for_each_populated_zone(zone) {
6304                 unsigned int cpu;
6305
6306                 for_each_possible_cpu(cpu)
6307                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6308                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6309         }
6310 out:
6311         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6312         return ret;
6313 }
6314
6315 #ifdef CONFIG_NUMA
6316 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6317
6318 static int __init set_hashdist(char *str)
6319 {
6320         if (!str)
6321                 return 0;
6322         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6323         return 1;
6324 }
6325 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6326 #endif
6327
6328 /*
6329  * allocate a large system hash table from bootmem
6330  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6331  *   quantity of entries
6332  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6333  */
6334 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6335                                      unsigned long bucketsize,
6336                                      unsigned long numentries,
6337                                      int scale,
6338                                      int flags,
6339                                      unsigned int *_hash_shift,
6340                                      unsigned int *_hash_mask,
6341                                      unsigned long low_limit,
6342                                      unsigned long high_limit)
6343 {
6344         unsigned long long max = high_limit;
6345         unsigned long log2qty, size;
6346         void *table = NULL;
6347
6348         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6349         if (!numentries) {
6350                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6351                 numentries = nr_kernel_pages;
6352
6353                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6354                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6355                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6356
6357                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6358                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6359                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6360                 else
6361                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6362
6363                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6364                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6365                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6366                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6367                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6368                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6369                                 BUG_ON(!numentries);
6370                         }
6371                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6372                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6373         }
6374         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6375
6376         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6377         if (max == 0) {
6378                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6379                 do_div(max, bucketsize);
6380         }
6381         max = min(max, 0x80000000ULL);
6382
6383         if (numentries < low_limit)
6384                 numentries = low_limit;
6385         if (numentries > max)
6386                 numentries = max;
6387
6388         log2qty = ilog2(numentries);
6389
6390         do {
6391                 size = bucketsize << log2qty;
6392                 if (flags & HASH_EARLY)
6393                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6394                 else if (hashdist)
6395                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6396                 else {
6397                         /*
6398                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6399                          * some pages at the end of hash table which
6400                          * alloc_pages_exact() automatically does
6401                          */
6402                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6403                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6404                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6405                         }
6406                 }
6407         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6408
6409         if (!table)
6410                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6411
6412         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6413                tablename,
6414                (1UL << log2qty),
6415                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6416                size);
6417
6418         if (_hash_shift)
6419                 *_hash_shift = log2qty;
6420         if (_hash_mask)
6421                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6422
6423         return table;
6424 }
6425
6426 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6427 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6428                                                         unsigned long pfn)
6429 {
6430 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6431         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6432 #else
6433         return zone->pageblock_flags;
6434 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6435 }
6436
6437 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6438 {
6439 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6440         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6441         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6442 #else
6443         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6444         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6445 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6446 }
6447
6448 /**
6449  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6450  * @page: The page within the block of interest
6451  * @pfn: The target page frame number
6452  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6453  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6454  *
6455  * Return: pageblock_bits flags
6456  */
6457 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6458                                         unsigned long end_bitidx,
6459                                         unsigned long mask)
6460 {
6461         struct zone *zone;
6462         unsigned long *bitmap;
6463         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6464         unsigned long word;
6465
6466         zone = page_zone(page);
6467         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6468         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6469         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6470         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6471
6472         word = bitmap[word_bitidx];
6473         bitidx += end_bitidx;
6474         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6475 }
6476
6477 /**
6478  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6479  * @page: The page within the block of interest
6480  * @flags: The flags to set
6481  * @pfn: The target page frame number
6482  * @end_bitidx: The last bit of interest
6483  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6484  */
6485 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6486                                         unsigned long pfn,
6487                                         unsigned long end_bitidx,
6488                                         unsigned long mask)
6489 {
6490         struct zone *zone;
6491         unsigned long *bitmap;
6492         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6493         unsigned long old_word, word;
6494
6495         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6496
6497         zone = page_zone(page);
6498         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6499         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6500         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6501         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6502
6503         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6504
6505         bitidx += end_bitidx;
6506         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6507         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6508
6509         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6510         for (;;) {
6511                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6512                 if (word == old_word)
6513                         break;
6514                 word = old_word;
6515         }
6516 }
6517
6518 /*
6519  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6520  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6521  *
6522  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6523  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6524  * expect this function should be exact.
6525  */
6526 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6527                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6528 {
6529         unsigned long pfn, iter, found;
6530         int mt;
6531
6532         /*
6533          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6534          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6535          */
6536         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6537                 return false;
6538         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6539         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6540                 return false;
6541
6542         pfn = page_to_pfn(page);
6543         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6544                 unsigned long check = pfn + iter;
6545
6546                 if (!pfn_valid_within(check))
6547                         continue;
6548
6549                 page = pfn_to_page(check);
6550
6551                 /*
6552                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6553                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6554                  * handle each tail page individually in migration.
6555                  */
6556                 if (PageHuge(page)) {
6557                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6558                         continue;
6559                 }
6560
6561                 /*
6562                  * We can't use page_count without pin a page
6563                  * because another CPU can free compound page.
6564                  * This check already skips compound tails of THP
6565                  * because their page->_count is zero at all time.
6566                  */
6567                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6568                         if (PageBuddy(page))
6569                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6570                         continue;
6571                 }
6572
6573                 /*
6574                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6575                  * page_count() is not 0.
6576                  */
6577                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6578                         continue;
6579
6580                 if (!PageLRU(page))
6581                         found++;
6582                 /*
6583                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6584                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6585                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6586                  */
6587                 /*
6588                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6589                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6590                  *
6591                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6592                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6593                  * page at boot.
6594                  */
6595                 if (found > count)
6596                         return true;
6597         }
6598         return false;
6599 }
6600
6601 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6602 {
6603         struct zone *zone;
6604         unsigned long pfn;
6605
6606         /*
6607          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6608          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6609          * the zone but still within the section.
6610          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6611          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6612          */
6613         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6614                 return false;
6615
6616         zone = page_zone(page);
6617         pfn = page_to_pfn(page);
6618         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6619                 return false;
6620
6621         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6622 }
6623
6624 #ifdef CONFIG_CMA
6625
6626 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6627 {
6628         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6629                              pageblock_nr_pages) - 1);
6630 }
6631
6632 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6633 {
6634         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6635                                 pageblock_nr_pages));
6636 }
6637
6638 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6639 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6640                                         unsigned long start, unsigned long end)
6641 {
6642         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6643         unsigned long nr_reclaimed;
6644         unsigned long pfn = start;
6645         unsigned int tries = 0;
6646         int ret = 0;
6647
6648         migrate_prep();
6649
6650         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6651                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6652                         ret = -EINTR;
6653                         break;
6654                 }
6655
6656                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6657                         cc->nr_migratepages = 0;
6658                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6659                         if (!pfn) {
6660                                 ret = -EINTR;
6661                                 break;
6662                         }
6663                         tries = 0;
6664                 } else if (++tries == 5) {
6665                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6666                         break;
6667                 }
6668
6669                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6670                                                         &cc->migratepages);
6671                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6672
6673                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6674                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6675         }
6676         if (ret < 0) {
6677                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6678                 return ret;
6679         }
6680         return 0;
6681 }
6682
6683 /**
6684  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6685  * @start:      start PFN to allocate
6686  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6687  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6688  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6689  *                      in range must have the same migratetype and it must
6690  *                      be either of the two.
6691  *
6692  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6693  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6694  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6695  * pages fall in.
6696  *
6697  * The PFN range must belong to a single zone.
6698  *
6699  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6700  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6701  * need to be freed with free_contig_range().
6702  */
6703 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6704                        unsigned migratetype)
6705 {
6706         unsigned long outer_start, outer_end;
6707         unsigned int order;
6708         int ret = 0;
6709
6710         struct compact_control cc = {
6711                 .nr_migratepages = 0,
6712                 .order = -1,
6713                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6714                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6715                 .ignore_skip_hint = true,
6716         };
6717         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6718
6719         /*
6720          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6721          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6722          * have different sizes, and due to the way page allocator
6723          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6724          * that page allocator won't try to merge buddies from
6725          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6726          * other migration type.
6727          *
6728          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6729          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6730          * we are interested in).  This will put all the pages in
6731          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6732          *
6733          * When this is done, we take the pages in range from page
6734          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6735          * page allocator will never consider using them.
6736          *
6737          * This lets us mark the pageblocks back as
6738          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6739          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6740          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6741          */
6742
6743         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6744                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6745                                        false);
6746         if (ret)
6747                 return ret;
6748
6749         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6750         if (ret)
6751                 goto done;
6752
6753         /*
6754          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6755          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6756          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6757          * What we are going to do is to allocate all pages from
6758          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6759          *
6760          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6761          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6762          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6763          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6764          * once this is done free the pages we are not interested in.
6765          *
6766          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6767          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6768          */
6769
6770         lru_add_drain_all();
6771         drain_all_pages(cc.zone);
6772
6773         order = 0;
6774         outer_start = start;
6775         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6776                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6777                         ret = -EBUSY;
6778                         goto done;
6779                 }
6780                 outer_start &= ~0UL << order;
6781         }
6782
6783         /* Make sure the range is really isolated. */
6784         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6785                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6786                         __func__, outer_start, end);
6787                 ret = -EBUSY;
6788                 goto done;
6789         }
6790
6791         /* Grab isolated pages from freelists. */
6792         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6793         if (!outer_end) {
6794                 ret = -EBUSY;
6795                 goto done;
6796         }
6797
6798         /* Free head and tail (if any) */
6799         if (start != outer_start)
6800                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6801         if (end != outer_end)
6802                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6803
6804 done:
6805         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6806                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6807         return ret;
6808 }
6809
6810 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6811 {
6812         unsigned int count = 0;
6813
6814         for (; nr_pages--; pfn++) {
6815                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6816
6817                 count += page_count(page) != 1;
6818                 __free_page(page);
6819         }
6820         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6821 }
6822 #endif
6823
6824 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6825 /*
6826  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6827  * page high values need to be recalulated.
6828  */
6829 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6830 {
6831         unsigned cpu;
6832         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6833         for_each_possible_cpu(cpu)
6834                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6835                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6836         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6837 }
6838 #endif
6839
6840 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6841 {
6842         unsigned long flags;
6843         int cpu;
6844         struct per_cpu_pageset *pset;
6845
6846         /* avoid races with drain_pages()  */
6847         local_irq_save(flags);
6848         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6849                 for_each_online_cpu(cpu) {
6850                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6851                         drain_zonestat(zone, pset);
6852                 }
6853                 free_percpu(zone->pageset);
6854                 zone->pageset = &boot_pageset;
6855         }
6856         local_irq_restore(flags);
6857 }
6858
6859 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6860 /*
6861  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6862  */
6863 void
6864 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6865 {
6866         struct page *page;
6867         struct zone *zone;
6868         unsigned int order, i;
6869         unsigned long pfn;
6870         unsigned long flags;
6871         /* find the first valid pfn */
6872         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6873                 if (pfn_valid(pfn))
6874                         break;
6875         if (pfn == end_pfn)
6876                 return;
6877         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6878         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6879         pfn = start_pfn;
6880         while (pfn < end_pfn) {
6881                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6882                         pfn++;
6883                         continue;
6884                 }
6885                 page = pfn_to_page(pfn);
6886                 /*
6887                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6888                  * page_count() is not 0.
6889                  */
6890                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6891                         pfn++;
6892                         SetPageReserved(page);
6893                         continue;
6894                 }
6895
6896                 BUG_ON(page_count(page));
6897                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6898                 order = page_order(page);
6899 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6900                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6901                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6902 #endif
6903                 list_del(&page->lru);
6904                 rmv_page_order(page);
6905                 zone->free_area[order].nr_free--;
6906                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6907                         SetPageReserved((page+i));
6908                 pfn += (1 << order);
6909         }
6910         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6911 }
6912 #endif
6913
6914 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6915 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6916 {
6917         struct zone *zone = page_zone(page);
6918         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6919         unsigned long flags;
6920         unsigned int order;
6921
6922         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6923         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6924                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6925
6926                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6927                         break;
6928         }
6929         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6930
6931         return order < MAX_ORDER;
6932 }
6933 #endif