mm, page_alloc: remove unnecessary recalculations for dirty zone balancing
[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_IOFS;
173 }
174
175 bool pm_suspended_storage(void)
176 {
177         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
178                 return false;
179         return true;
180 }
181 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
182
183 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
184 int pageblock_order __read_mostly;
185 #endif
186
187 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
188
189 /*
190  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
191  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
192  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
193  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
194  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
195  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
196  *
197  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
198  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
199  */
200 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
202          256,
203 #endif
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
205          256,
206 #endif
207 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
208          32,
209 #endif
210          32,
211 };
212
213 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
214
215 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
217          "DMA",
218 #endif
219 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
220          "DMA32",
221 #endif
222          "Normal",
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224          "HighMem",
225 #endif
226          "Movable",
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
228          "Device",
229 #endif
230 };
231
232 int min_free_kbytes = 1024;
233 int user_min_free_kbytes = -1;
234
235 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
236 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
237 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
238
239 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
240 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
241 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
242 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
243 static unsigned long __initdata required_movablecore;
244 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
245
246 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
247 int movable_zone;
248 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
249 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
250
251 #if MAX_NUMNODES > 1
252 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
253 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
254 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
255 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
256 #endif
257
258 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
259
260 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
261 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
262 {
263         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
264 }
265
266 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
267 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
268 {
269         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
270                 return true;
271
272         return false;
273 }
274
275 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
276 {
277         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
278                 return true;
279
280         return false;
281 }
282
283 /*
284  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
285  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
286  */
287 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
288                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
289                                 unsigned long *nr_initialised)
290 {
291         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
292         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
293                 return true;
294
295         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
296         (*nr_initialised)++;
297         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
298             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
299                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
300                 return false;
301         }
302
303         return true;
304 }
305 #else
306 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
307 {
308 }
309
310 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
311 {
312         return false;
313 }
314
315 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
316 {
317         return false;
318 }
319
320 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
321                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
322                                 unsigned long *nr_initialised)
323 {
324         return true;
325 }
326 #endif
327
328
329 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
330 {
331         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
332                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
333                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
334
335         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
336                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
337 }
338
339 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
340 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
341 {
342         int ret = 0;
343         unsigned seq;
344         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
345         unsigned long sp, start_pfn;
346
347         do {
348                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
349                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
350                 sp = zone->spanned_pages;
351                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
352                         ret = 1;
353         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
354
355         if (ret)
356                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
357                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
358                         start_pfn, start_pfn + sp);
359
360         return ret;
361 }
362
363 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
364 {
365         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
366                 return 0;
367         if (zone != page_zone(page))
368                 return 0;
369
370         return 1;
371 }
372 /*
373  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
374  */
375 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
376 {
377         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
378                 return 1;
379         if (!page_is_consistent(zone, page))
380                 return 1;
381
382         return 0;
383 }
384 #else
385 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
386 {
387         return 0;
388 }
389 #endif
390
391 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
392                 unsigned long bad_flags)
393 {
394         static unsigned long resume;
395         static unsigned long nr_shown;
396         static unsigned long nr_unshown;
397
398         /* Don't complain about poisoned pages */
399         if (PageHWPoison(page)) {
400                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
401                 return;
402         }
403
404         /*
405          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
406          * or allow a steady drip of one report per second.
407          */
408         if (nr_shown == 60) {
409                 if (time_before(jiffies, resume)) {
410                         nr_unshown++;
411                         goto out;
412                 }
413                 if (nr_unshown) {
414                         printk(KERN_ALERT
415                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
416                                 nr_unshown);
417                         nr_unshown = 0;
418                 }
419                 nr_shown = 0;
420         }
421         if (nr_shown++ == 0)
422                 resume = jiffies + 60 * HZ;
423
424         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
425                 current->comm, page_to_pfn(page));
426         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
427
428         print_modules();
429         dump_stack();
430 out:
431         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
432         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
433         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
434 }
435
436 /*
437  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
438  *
439  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
440  *
441  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
442  *
443  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
444  * pointing at the head page.
445  *
446  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
447  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
448  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
449  */
450
451 static void free_compound_page(struct page *page)
452 {
453         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
454 }
455
456 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
457 {
458         int i;
459         int nr_pages = 1 << order;
460
461         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
462         set_compound_order(page, order);
463         __SetPageHead(page);
464         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
465                 struct page *p = page + i;
466                 set_page_count(p, 0);
467                 p->first_page = page;
468                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
469                 smp_wmb();
470                 __SetPageTail(p);
471         }
472 }
473
474 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
475 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
476 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
477 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
478
479 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
480 {
481         if (!buf)
482                 return -EINVAL;
483
484         if (strcmp(buf, "on") == 0)
485                 _debug_pagealloc_enabled = true;
486
487         return 0;
488 }
489 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
490
491 static bool need_debug_guardpage(void)
492 {
493         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
494         if (!debug_pagealloc_enabled())
495                 return false;
496
497         return true;
498 }
499
500 static void init_debug_guardpage(void)
501 {
502         if (!debug_pagealloc_enabled())
503                 return;
504
505         _debug_guardpage_enabled = true;
506 }
507
508 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
509         .need = need_debug_guardpage,
510         .init = init_debug_guardpage,
511 };
512
513 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
514 {
515         unsigned long res;
516
517         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
518                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
519                 return 0;
520         }
521         _debug_guardpage_minorder = res;
522         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
523         return 0;
524 }
525 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
526
527 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
528                                 unsigned int order, int migratetype)
529 {
530         struct page_ext *page_ext;
531
532         if (!debug_guardpage_enabled())
533                 return;
534
535         page_ext = lookup_page_ext(page);
536         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
537
538         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
539         set_page_private(page, order);
540         /* Guard pages are not available for any usage */
541         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
542 }
543
544 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
545                                 unsigned int order, int migratetype)
546 {
547         struct page_ext *page_ext;
548
549         if (!debug_guardpage_enabled())
550                 return;
551
552         page_ext = lookup_page_ext(page);
553         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
554
555         set_page_private(page, 0);
556         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
557                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
558 }
559 #else
560 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
561 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
562                                 unsigned int order, int migratetype) {}
563 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
564                                 unsigned int order, int migratetype) {}
565 #endif
566
567 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
568 {
569         set_page_private(page, order);
570         __SetPageBuddy(page);
571 }
572
573 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
574 {
575         __ClearPageBuddy(page);
576         set_page_private(page, 0);
577 }
578
579 /*
580  * This function checks whether a page is free && is the buddy
581  * we can do coalesce a page and its buddy if
582  * (a) the buddy is not in a hole &&
583  * (b) the buddy is in the buddy system &&
584  * (c) a page and its buddy have the same order &&
585  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
586  *
587  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
588  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
589  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
590  * serialized by zone->lock.
591  *
592  * For recording page's order, we use page_private(page).
593  */
594 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
595                                                         unsigned int order)
596 {
597         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
598                 return 0;
599
600         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
601                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
602                         return 0;
603
604                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
605
606                 return 1;
607         }
608
609         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
610                 /*
611                  * zone check is done late to avoid uselessly
612                  * calculating zone/node ids for pages that could
613                  * never merge.
614                  */
615                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
616                         return 0;
617
618                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
619
620                 return 1;
621         }
622         return 0;
623 }
624
625 /*
626  * Freeing function for a buddy system allocator.
627  *
628  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
629  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
630  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
631  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
632  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
633  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
634  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
635  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
636  * parts of the VM system.
637  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
638  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
639  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
640  * field.
641  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
642  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
643  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
644  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
645  * triggers coalescing into a block of larger size.
646  *
647  * -- nyc
648  */
649
650 static inline void __free_one_page(struct page *page,
651                 unsigned long pfn,
652                 struct zone *zone, unsigned int order,
653                 int migratetype)
654 {
655         unsigned long page_idx;
656         unsigned long combined_idx;
657         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
658         struct page *buddy;
659         int max_order = MAX_ORDER;
660
661         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
662         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
663
664         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
665         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
666                 /*
667                  * We restrict max order of merging to prevent merge
668                  * between freepages on isolate pageblock and normal
669                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
670                  * could cause incorrect freepage accounting.
671                  */
672                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
673         } else {
674                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
675         }
676
677         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
678
679         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
680         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
681
682         while (order < max_order - 1) {
683                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
684                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
685                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
686                         break;
687                 /*
688                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
689                  * merge with it and move up one order.
690                  */
691                 if (page_is_guard(buddy)) {
692                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
693                 } else {
694                         list_del(&buddy->lru);
695                         zone->free_area[order].nr_free--;
696                         rmv_page_order(buddy);
697                 }
698                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
699                 page = page + (combined_idx - page_idx);
700                 page_idx = combined_idx;
701                 order++;
702         }
703         set_page_order(page, order);
704
705         /*
706          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
707          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
708          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
709          * that is happening, add the free page to the tail of the list
710          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
711          * as a higher order page
712          */
713         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
714                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
715                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
716                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
717                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
718                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
719                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
720                         list_add_tail(&page->lru,
721                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
722                         goto out;
723                 }
724         }
725
726         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
727 out:
728         zone->free_area[order].nr_free++;
729 }
730
731 static inline int free_pages_check(struct page *page)
732 {
733         const char *bad_reason = NULL;
734         unsigned long bad_flags = 0;
735
736         if (unlikely(page_mapcount(page)))
737                 bad_reason = "nonzero mapcount";
738         if (unlikely(page->mapping != NULL))
739                 bad_reason = "non-NULL mapping";
740         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
741                 bad_reason = "nonzero _count";
742         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
743                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
744                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
745         }
746 #ifdef CONFIG_MEMCG
747         if (unlikely(page->mem_cgroup))
748                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
749 #endif
750         if (unlikely(bad_reason)) {
751                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
752                 return 1;
753         }
754         page_cpupid_reset_last(page);
755         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
756                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
757         return 0;
758 }
759
760 /*
761  * Frees a number of pages from the PCP lists
762  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
763  * count is the number of pages to free.
764  *
765  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
766  * see if this freeing clears that state.
767  *
768  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
769  * pinned" detection logic.
770  */
771 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
772                                         struct per_cpu_pages *pcp)
773 {
774         int migratetype = 0;
775         int batch_free = 0;
776         int to_free = count;
777         unsigned long nr_scanned;
778
779         spin_lock(&zone->lock);
780         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
781         if (nr_scanned)
782                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
783
784         while (to_free) {
785                 struct page *page;
786                 struct list_head *list;
787
788                 /*
789                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
790                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
791                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
792                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
793                  * lists
794                  */
795                 do {
796                         batch_free++;
797                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
798                                 migratetype = 0;
799                         list = &pcp->lists[migratetype];
800                 } while (list_empty(list));
801
802                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
803                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
804                         batch_free = to_free;
805
806                 do {
807                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
808
809                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
810                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
811                         list_del(&page->lru);
812
813                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
814                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
815                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
816                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
817                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
818                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
819
820                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
821                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
822                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
823                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
824         }
825         spin_unlock(&zone->lock);
826 }
827
828 static void free_one_page(struct zone *zone,
829                                 struct page *page, unsigned long pfn,
830                                 unsigned int order,
831                                 int migratetype)
832 {
833         unsigned long nr_scanned;
834         spin_lock(&zone->lock);
835         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
836         if (nr_scanned)
837                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
838
839         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
840                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
841                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
842         }
843         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
844         spin_unlock(&zone->lock);
845 }
846
847 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
848 {
849         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
850                 return 0;
851         if (unlikely(!PageTail(page))) {
852                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
853                 return 1;
854         }
855         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
856                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
857                 return 1;
858         }
859         return 0;
860 }
861
862 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
863                                 unsigned long zone, int nid)
864 {
865         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
866         init_page_count(page);
867         page_mapcount_reset(page);
868         page_cpupid_reset_last(page);
869
870         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
871 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
872         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
873         if (!is_highmem_idx(zone))
874                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
875 #endif
876 }
877
878 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
879                                         int nid)
880 {
881         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
882 }
883
884 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
885 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
886 {
887         pg_data_t *pgdat;
888         int nid, zid;
889
890         if (!early_page_uninitialised(pfn))
891                 return;
892
893         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
894         pgdat = NODE_DATA(nid);
895
896         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
897                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
898
899                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
900                         break;
901         }
902         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
903 }
904 #else
905 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
906 {
907 }
908 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
909
910 /*
911  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
912  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
913  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
914  * sent to the buddy page allocator.
915  */
916 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
917 {
918         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
919         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
920
921         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
922                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
923                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
924
925                         init_reserved_page(start_pfn);
926                         SetPageReserved(page);
927                 }
928         }
929 }
930
931 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
932 {
933         bool compound = PageCompound(page);
934         int i, bad = 0;
935
936         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
937         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
938
939         trace_mm_page_free(page, order);
940         kmemcheck_free_shadow(page, order);
941         kasan_free_pages(page, order);
942
943         if (PageAnon(page))
944                 page->mapping = NULL;
945         bad += free_pages_check(page);
946         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
947                 if (compound)
948                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
949                 bad += free_pages_check(page + i);
950         }
951         if (bad)
952                 return false;
953
954         reset_page_owner(page, order);
955
956         if (!PageHighMem(page)) {
957                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
958                                            PAGE_SIZE << order);
959                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
960                                            PAGE_SIZE << order);
961         }
962         arch_free_page(page, order);
963         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
964
965         return true;
966 }
967
968 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
969 {
970         unsigned long flags;
971         int migratetype;
972         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
973
974         if (!free_pages_prepare(page, order))
975                 return;
976
977         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
978         local_irq_save(flags);
979         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
980         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
981         local_irq_restore(flags);
982 }
983
984 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
985                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
986 {
987         unsigned int nr_pages = 1 << order;
988         struct page *p = page;
989         unsigned int loop;
990
991         prefetchw(p);
992         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
993                 prefetchw(p + 1);
994                 __ClearPageReserved(p);
995                 set_page_count(p, 0);
996         }
997         __ClearPageReserved(p);
998         set_page_count(p, 0);
999
1000         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1001         set_page_refcounted(page);
1002         __free_pages(page, order);
1003 }
1004
1005 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1006         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1007
1008 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1009
1010 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1011 {
1012         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1013         int nid;
1014
1015         spin_lock(&early_pfn_lock);
1016         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1017         if (nid < 0)
1018                 nid = 0;
1019         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1020
1021         return nid;
1022 }
1023 #endif
1024
1025 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1026 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1027                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1028 {
1029         int nid;
1030
1031         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1032         if (nid >= 0 && nid != node)
1033                 return false;
1034         return true;
1035 }
1036
1037 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1038 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1039 {
1040         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1041 }
1042
1043 #else
1044
1045 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1046 {
1047         return true;
1048 }
1049 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1050                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1051 {
1052         return true;
1053 }
1054 #endif
1055
1056
1057 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1058                                                         unsigned int order)
1059 {
1060         if (early_page_uninitialised(pfn))
1061                 return;
1062         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1063 }
1064
1065 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1066 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1067                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1068 {
1069         int i;
1070
1071         if (!page)
1072                 return;
1073
1074         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1075         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1076             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1077                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1078                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1079                 return;
1080         }
1081
1082         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1083                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1084 }
1085
1086 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1087 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1088 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1089
1090 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1091 {
1092         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1093                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1094 }
1095
1096 /* Initialise remaining memory on a node */
1097 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1098 {
1099         pg_data_t *pgdat = data;
1100         int nid = pgdat->node_id;
1101         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1102         unsigned long start = jiffies;
1103         unsigned long nr_pages = 0;
1104         unsigned long walk_start, walk_end;
1105         int i, zid;
1106         struct zone *zone;
1107         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1108         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1109
1110         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1111                 pgdat_init_report_one_done();
1112                 return 0;
1113         }
1114
1115         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1116         if (!cpumask_empty(cpumask))
1117                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1118
1119         /* Sanity check boundaries */
1120         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1121         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1122         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1123
1124         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1125         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1126                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1127                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1128                         break;
1129         }
1130
1131         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1132                 unsigned long pfn, end_pfn;
1133                 struct page *page = NULL;
1134                 struct page *free_base_page = NULL;
1135                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1136                 int nr_to_free = 0;
1137
1138                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1139                 pfn = first_init_pfn;
1140                 if (pfn < walk_start)
1141                         pfn = walk_start;
1142                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1143                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1144
1145                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1146                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1147                                 goto free_range;
1148
1149                         /*
1150                          * Ensure pfn_valid is checked every
1151                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1152                          */
1153                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1154                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1155                                         page = NULL;
1156                                         goto free_range;
1157                                 }
1158                         }
1159
1160                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1161                                 page = NULL;
1162                                 goto free_range;
1163                         }
1164
1165                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1166                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1167                                 page++;
1168                         } else {
1169                                 nr_pages += nr_to_free;
1170                                 deferred_free_range(free_base_page,
1171                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1172                                 free_base_page = NULL;
1173                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1174
1175                                 page = pfn_to_page(pfn);
1176                                 cond_resched();
1177                         }
1178
1179                         if (page->flags) {
1180                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1181                                 goto free_range;
1182                         }
1183
1184                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1185                         if (!free_base_page) {
1186                                 free_base_page = page;
1187                                 free_base_pfn = pfn;
1188                                 nr_to_free = 0;
1189                         }
1190                         nr_to_free++;
1191
1192                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1193                         continue;
1194 free_range:
1195                         /* Free the current block of pages to allocator */
1196                         nr_pages += nr_to_free;
1197                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1198                                                                 nr_to_free);
1199                         free_base_page = NULL;
1200                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1201                 }
1202
1203                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1204         }
1205
1206         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1207         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1208
1209         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1210                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1211
1212         pgdat_init_report_one_done();
1213         return 0;
1214 }
1215
1216 void __init page_alloc_init_late(void)
1217 {
1218         int nid;
1219
1220         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1221         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1222         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1223                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1224         }
1225
1226         /* Block until all are initialised */
1227         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1228
1229         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1230         files_maxfiles_init();
1231 }
1232 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1233
1234 #ifdef CONFIG_CMA
1235 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1236 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1237 {
1238         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1239         struct page *p = page;
1240
1241         do {
1242                 __ClearPageReserved(p);
1243                 set_page_count(p, 0);
1244         } while (++p, --i);
1245
1246         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1247
1248         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1249                 i = pageblock_nr_pages;
1250                 p = page;
1251                 do {
1252                         set_page_refcounted(p);
1253                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1254                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1255                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1256         } else {
1257                 set_page_refcounted(page);
1258                 __free_pages(page, pageblock_order);
1259         }
1260
1261         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1262 }
1263 #endif
1264
1265 /*
1266  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1267  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1268  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1269  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1270  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1271  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1272  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1273  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1274  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1275  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1276  *
1277  * -- nyc
1278  */
1279 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1280         int low, int high, struct free_area *area,
1281         int migratetype)
1282 {
1283         unsigned long size = 1 << high;
1284
1285         while (high > low) {
1286                 area--;
1287                 high--;
1288                 size >>= 1;
1289                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1290
1291                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1292                         debug_guardpage_enabled() &&
1293                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1294                         /*
1295                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1296                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1297                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1298                          * pages will stay not present in virtual address space
1299                          */
1300                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1301                         continue;
1302                 }
1303                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1304                 area->nr_free++;
1305                 set_page_order(&page[size], high);
1306         }
1307 }
1308
1309 /*
1310  * This page is about to be returned from the page allocator
1311  */
1312 static inline int check_new_page(struct page *page)
1313 {
1314         const char *bad_reason = NULL;
1315         unsigned long bad_flags = 0;
1316
1317         if (unlikely(page_mapcount(page)))
1318                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1319         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1320                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1321         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1322                 bad_reason = "nonzero _count";
1323         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1324                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1325                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1326         }
1327         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1328                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1329                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1330         }
1331 #ifdef CONFIG_MEMCG
1332         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1333                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1334 #endif
1335         if (unlikely(bad_reason)) {
1336                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1337                 return 1;
1338         }
1339         return 0;
1340 }
1341
1342 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1343                                                                 int alloc_flags)
1344 {
1345         int i;
1346
1347         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1348                 struct page *p = page + i;
1349                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1350                         return 1;
1351         }
1352
1353         set_page_private(page, 0);
1354         set_page_refcounted(page);
1355
1356         arch_alloc_page(page, order);
1357         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1358         kasan_alloc_pages(page, order);
1359
1360         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1361                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1362                         clear_highpage(page + i);
1363
1364         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1365                 prep_compound_page(page, order);
1366
1367         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1368
1369         /*
1370          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1371          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1372          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1373          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1374          */
1375         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1376                 set_page_pfmemalloc(page);
1377         else
1378                 clear_page_pfmemalloc(page);
1379
1380         return 0;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1385  * the smallest available page from the freelists
1386  */
1387 static inline
1388 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1389                                                 int migratetype)
1390 {
1391         unsigned int current_order;
1392         struct free_area *area;
1393         struct page *page;
1394
1395         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1396         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1397                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1398                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1399                         continue;
1400
1401                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1402                                                         struct page, lru);
1403                 list_del(&page->lru);
1404                 rmv_page_order(page);
1405                 area->nr_free--;
1406                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1407                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1408                 return page;
1409         }
1410
1411         return NULL;
1412 }
1413
1414
1415 /*
1416  * This array describes the order lists are fallen back to when
1417  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1418  */
1419 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1420         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1421         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1422         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1423 #ifdef CONFIG_CMA
1424         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1425 #endif
1426         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1427 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1428         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1429 #endif
1430 };
1431
1432 #ifdef CONFIG_CMA
1433 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1434                                         unsigned int order)
1435 {
1436         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1437 }
1438 #else
1439 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1440                                         unsigned int order) { return NULL; }
1441 #endif
1442
1443 /*
1444  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1445  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1446  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1447  */
1448 int move_freepages(struct zone *zone,
1449                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1450                           int migratetype)
1451 {
1452         struct page *page;
1453         unsigned long order;
1454         int pages_moved = 0;
1455
1456 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1457         /*
1458          * page_zone is not safe to call in this context when
1459          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1460          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1461          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1462          * grouping pages by mobility
1463          */
1464         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1465 #endif
1466
1467         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1468                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1469                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1470
1471                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1472                         page++;
1473                         continue;
1474                 }
1475
1476                 if (!PageBuddy(page)) {
1477                         page++;
1478                         continue;
1479                 }
1480
1481                 order = page_order(page);
1482                 list_move(&page->lru,
1483                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1484                 page += 1 << order;
1485                 pages_moved += 1 << order;
1486         }
1487
1488         return pages_moved;
1489 }
1490
1491 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1492                                 int migratetype)
1493 {
1494         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1495         struct page *start_page, *end_page;
1496
1497         start_pfn = page_to_pfn(page);
1498         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1499         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1500         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1501         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1502
1503         /* Do not cross zone boundaries */
1504         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1505                 start_page = page;
1506         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1507                 return 0;
1508
1509         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1510 }
1511
1512 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1513                                         int start_order, int migratetype)
1514 {
1515         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1516
1517         while (nr_pageblocks--) {
1518                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1519                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1520         }
1521 }
1522
1523 /*
1524  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1525  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1526  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1527  *
1528  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1529  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1530  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1531  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1532  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1533  * pageblocks.
1534  */
1535 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1536 {
1537         /*
1538          * Leaving this order check is intended, although there is
1539          * relaxed order check in next check. The reason is that
1540          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1541          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1542          * so could be changed anytime.
1543          */
1544         if (order >= pageblock_order)
1545                 return true;
1546
1547         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1548                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1549                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1550                 page_group_by_mobility_disabled)
1551                 return true;
1552
1553         return false;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1558  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1559  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1560  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1561  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1562  */
1563 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1564                                                           int start_type)
1565 {
1566         int current_order = page_order(page);
1567         int pages;
1568
1569         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1570         if (current_order >= pageblock_order) {
1571                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1572                 return;
1573         }
1574
1575         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1576
1577         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1578         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1579                         page_group_by_mobility_disabled)
1580                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1581 }
1582
1583 /*
1584  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1585  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1586  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1587  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1588  */
1589 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1590                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1591 {
1592         int i;
1593         int fallback_mt;
1594
1595         if (area->nr_free == 0)
1596                 return -1;
1597
1598         *can_steal = false;
1599         for (i = 0;; i++) {
1600                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1601                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1602                         break;
1603
1604                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1605                         continue;
1606
1607                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1608                         *can_steal = true;
1609
1610                 if (!only_stealable)
1611                         return fallback_mt;
1612
1613                 if (*can_steal)
1614                         return fallback_mt;
1615         }
1616
1617         return -1;
1618 }
1619
1620 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1621 static inline struct page *
1622 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1623 {
1624         struct free_area *area;
1625         unsigned int current_order;
1626         struct page *page;
1627         int fallback_mt;
1628         bool can_steal;
1629
1630         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1631         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1632                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1633                                 --current_order) {
1634                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1635                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1636                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1637                 if (fallback_mt == -1)
1638                         continue;
1639
1640                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1641                                                 struct page, lru);
1642                 if (can_steal)
1643                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1644
1645                 /* Remove the page from the freelists */
1646                 area->nr_free--;
1647                 list_del(&page->lru);
1648                 rmv_page_order(page);
1649
1650                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1651                                         start_migratetype);
1652                 /*
1653                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1654                  * migratetype depending on the decisions in
1655                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1656                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1657                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1658                  */
1659                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1660
1661                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1662                         start_migratetype, fallback_mt);
1663
1664                 return page;
1665         }
1666
1667         return NULL;
1668 }
1669
1670 /*
1671  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1672  * Call me with the zone->lock already held.
1673  */
1674 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1675                                                 int migratetype)
1676 {
1677         struct page *page;
1678
1679 retry_reserve:
1680         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1681
1682         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1683                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1684                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1685
1686                 if (!page)
1687                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1688
1689                 /*
1690                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1691                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1692                  * and we want just one call site
1693                  */
1694                 if (!page) {
1695                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1696                         goto retry_reserve;
1697                 }
1698         }
1699
1700         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1701         return page;
1702 }
1703
1704 /*
1705  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1706  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1707  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1708  */
1709 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1710                         unsigned long count, struct list_head *list,
1711                         int migratetype, bool cold)
1712 {
1713         int i;
1714
1715         spin_lock(&zone->lock);
1716         for (i = 0; i < count; ++i) {
1717                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1718                 if (unlikely(page == NULL))
1719                         break;
1720
1721                 /*
1722                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1723                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1724                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1725                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1726                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1727                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1728                  * properly.
1729                  */
1730                 if (likely(!cold))
1731                         list_add(&page->lru, list);
1732                 else
1733                         list_add_tail(&page->lru, list);
1734                 list = &page->lru;
1735                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1736                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1737                                               -(1 << order));
1738         }
1739         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1740         spin_unlock(&zone->lock);
1741         return i;
1742 }
1743
1744 #ifdef CONFIG_NUMA
1745 /*
1746  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1747  * currently executing processor on remote nodes after they have
1748  * expired.
1749  *
1750  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1751  * a single processor.
1752  */
1753 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1754 {
1755         unsigned long flags;
1756         int to_drain, batch;
1757
1758         local_irq_save(flags);
1759         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1760         to_drain = min(pcp->count, batch);
1761         if (to_drain > 0) {
1762                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1763                 pcp->count -= to_drain;
1764         }
1765         local_irq_restore(flags);
1766 }
1767 #endif
1768
1769 /*
1770  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1771  *
1772  * The processor must either be the current processor and the
1773  * thread pinned to the current processor or a processor that
1774  * is not online.
1775  */
1776 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1777 {
1778         unsigned long flags;
1779         struct per_cpu_pageset *pset;
1780         struct per_cpu_pages *pcp;
1781
1782         local_irq_save(flags);
1783         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1784
1785         pcp = &pset->pcp;
1786         if (pcp->count) {
1787                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1788                 pcp->count = 0;
1789         }
1790         local_irq_restore(flags);
1791 }
1792
1793 /*
1794  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1795  *
1796  * The processor must either be the current processor and the
1797  * thread pinned to the current processor or a processor that
1798  * is not online.
1799  */
1800 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1801 {
1802         struct zone *zone;
1803
1804         for_each_populated_zone(zone) {
1805                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1806         }
1807 }
1808
1809 /*
1810  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1811  *
1812  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1813  * the single zone's pages.
1814  */
1815 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1816 {
1817         int cpu = smp_processor_id();
1818
1819         if (zone)
1820                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1821         else
1822                 drain_pages(cpu);
1823 }
1824
1825 /*
1826  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1827  *
1828  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1829  *
1830  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1831  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1832  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1833  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1834  * before the call to on_each_cpu_mask().
1835  */
1836 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1837 {
1838         int cpu;
1839
1840         /*
1841          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1842          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1843          */
1844         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1845
1846         /*
1847          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1848          * as offline notification will cause the notified
1849          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1850          * disables preemption as part of its processing
1851          */
1852         for_each_online_cpu(cpu) {
1853                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1854                 struct zone *z;
1855                 bool has_pcps = false;
1856
1857                 if (zone) {
1858                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1859                         if (pcp->pcp.count)
1860                                 has_pcps = true;
1861                 } else {
1862                         for_each_populated_zone(z) {
1863                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1864                                 if (pcp->pcp.count) {
1865                                         has_pcps = true;
1866                                         break;
1867                                 }
1868                         }
1869                 }
1870
1871                 if (has_pcps)
1872                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1873                 else
1874                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1875         }
1876         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1877                                                                 zone, 1);
1878 }
1879
1880 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1881
1882 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1883 {
1884         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1885         unsigned long flags;
1886         unsigned int order, t;
1887         struct list_head *curr;
1888
1889         if (zone_is_empty(zone))
1890                 return;
1891
1892         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1893
1894         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1895         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1896                 if (pfn_valid(pfn)) {
1897                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1898
1899                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1900                                 swsusp_unset_page_free(page);
1901                 }
1902
1903         for_each_migratetype_order(order, t) {
1904                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1905                         unsigned long i;
1906
1907                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1908                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1909                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1910                 }
1911         }
1912         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1913 }
1914 #endif /* CONFIG_PM */
1915
1916 /*
1917  * Free a 0-order page
1918  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1919  */
1920 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1921 {
1922         struct zone *zone = page_zone(page);
1923         struct per_cpu_pages *pcp;
1924         unsigned long flags;
1925         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1926         int migratetype;
1927
1928         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1929                 return;
1930
1931         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1932         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1933         local_irq_save(flags);
1934         __count_vm_event(PGFREE);
1935
1936         /*
1937          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1938          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1939          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1940          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1941          * excessively into the page allocator
1942          */
1943         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1944                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1945                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1946                         goto out;
1947                 }
1948                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1949         }
1950
1951         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1952         if (!cold)
1953                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1954         else
1955                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1956         pcp->count++;
1957         if (pcp->count >= pcp->high) {
1958                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1959                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1960                 pcp->count -= batch;
1961         }
1962
1963 out:
1964         local_irq_restore(flags);
1965 }
1966
1967 /*
1968  * Free a list of 0-order pages
1969  */
1970 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1971 {
1972         struct page *page, *next;
1973
1974         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1975                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1976                 free_hot_cold_page(page, cold);
1977         }
1978 }
1979
1980 /*
1981  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1982  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1983  * Each sub-page must be freed individually.
1984  *
1985  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1986  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1987  */
1988 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1989 {
1990         int i;
1991         gfp_t gfp_mask;
1992
1993         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1994         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1995
1996 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1997         /*
1998          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1999          * otherwise free the whole shadow.
2000          */
2001         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2002                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2003 #endif
2004
2005         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2006         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2007         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2008                 set_page_refcounted(page + i);
2009                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2010         }
2011 }
2012 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2013
2014 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2015 {
2016         unsigned long watermark;
2017         struct zone *zone;
2018         int mt;
2019
2020         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2021
2022         zone = page_zone(page);
2023         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2024
2025         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2026                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2027                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2028                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2029                         return 0;
2030
2031                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2032         }
2033
2034         /* Remove page from free list */
2035         list_del(&page->lru);
2036         zone->free_area[order].nr_free--;
2037         rmv_page_order(page);
2038
2039         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2040
2041         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2042         if (order >= pageblock_order - 1) {
2043                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2044                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2045                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2046                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2047                                 set_pageblock_migratetype(page,
2048                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2049                 }
2050         }
2051
2052
2053         return 1UL << order;
2054 }
2055
2056 /*
2057  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2058  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2059  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2060  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2061  * are enabled.
2062  *
2063  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2064  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2065  */
2066 int split_free_page(struct page *page)
2067 {
2068         unsigned int order;
2069         int nr_pages;
2070
2071         order = page_order(page);
2072
2073         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2074         if (!nr_pages)
2075                 return 0;
2076
2077         /* Split into individual pages */
2078         set_page_refcounted(page);
2079         split_page(page, order);
2080         return nr_pages;
2081 }
2082
2083 /*
2084  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2085  */
2086 static inline
2087 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2088                         struct zone *zone, unsigned int order,
2089                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2090 {
2091         unsigned long flags;
2092         struct page *page;
2093         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2094
2095         if (likely(order == 0)) {
2096                 struct per_cpu_pages *pcp;
2097                 struct list_head *list;
2098
2099                 local_irq_save(flags);
2100                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2101                 list = &pcp->lists[migratetype];
2102                 if (list_empty(list)) {
2103                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2104                                         pcp->batch, list,
2105                                         migratetype, cold);
2106                         if (unlikely(list_empty(list)))
2107                                 goto failed;
2108                 }
2109
2110                 if (cold)
2111                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
2112                 else
2113                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
2114
2115                 list_del(&page->lru);
2116                 pcp->count--;
2117         } else {
2118                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2119                         /*
2120                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2121                          *
2122                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2123                          * properly detect and handle allocation failures.
2124                          *
2125                          * We most definitely don't want callers attempting to
2126                          * allocate greater than order-1 page units with
2127                          * __GFP_NOFAIL.
2128                          */
2129                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2130                 }
2131                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2132                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2133                 spin_unlock(&zone->lock);
2134                 if (!page)
2135                         goto failed;
2136                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2137                                           get_pcppage_migratetype(page));
2138         }
2139
2140         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2141         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2142             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2143                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2144
2145         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2146         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2147         local_irq_restore(flags);
2148
2149         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2150         return page;
2151
2152 failed:
2153         local_irq_restore(flags);
2154         return NULL;
2155 }
2156
2157 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2158
2159 static struct {
2160         struct fault_attr attr;
2161
2162         bool ignore_gfp_highmem;
2163         bool ignore_gfp_wait;
2164         u32 min_order;
2165 } fail_page_alloc = {
2166         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2167         .ignore_gfp_wait = true,
2168         .ignore_gfp_highmem = true,
2169         .min_order = 1,
2170 };
2171
2172 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2173 {
2174         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2175 }
2176 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2177
2178 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2179 {
2180         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2181                 return false;
2182         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2183                 return false;
2184         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2185                 return false;
2186         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
2187                 return false;
2188
2189         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2190 }
2191
2192 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2193
2194 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2195 {
2196         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2197         struct dentry *dir;
2198
2199         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2200                                         &fail_page_alloc.attr);
2201         if (IS_ERR(dir))
2202                 return PTR_ERR(dir);
2203
2204         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2205                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
2206                 goto fail;
2207         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2208                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2209                 goto fail;
2210         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2211                                 &fail_page_alloc.min_order))
2212                 goto fail;
2213
2214         return 0;
2215 fail:
2216         debugfs_remove_recursive(dir);
2217
2218         return -ENOMEM;
2219 }
2220
2221 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2222
2223 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2224
2225 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2226
2227 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2228 {
2229         return false;
2230 }
2231
2232 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2233
2234 /*
2235  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
2236  * of the allocation.
2237  */
2238 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2239                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2240                         long free_pages)
2241 {
2242         /* free_pages may go negative - that's OK */
2243         long min = mark;
2244         int o;
2245         long free_cma = 0;
2246
2247         free_pages -= (1 << order) - 1;
2248         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2249                 min -= min / 2;
2250         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
2251                 min -= min / 4;
2252
2253 #ifdef CONFIG_CMA
2254         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2255         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2256                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2257 #endif
2258
2259         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2260                 return false;
2261         for (o = 0; o < order; o++) {
2262                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
2263                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
2264
2265                 /* Require fewer higher order pages to be free */
2266                 min >>= 1;
2267
2268                 if (free_pages <= min)
2269                         return false;
2270         }
2271         return true;
2272 }
2273
2274 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2275                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2276 {
2277         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2278                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2279 }
2280
2281 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2282                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2283 {
2284         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2285
2286         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2287                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2288
2289         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2290                                                                 free_pages);
2291 }
2292
2293 #ifdef CONFIG_NUMA
2294 /*
2295  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
2296  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
2297  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
2298  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
2299  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
2300  *
2301  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
2302  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
2303  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
2304  *
2305  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
2306  * nothing and returns NULL.
2307  *
2308  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
2309  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
2310  *
2311  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
2312  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
2313  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
2314  * quickly as we can.
2315  */
2316 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2317 {
2318         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2319         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
2320
2321         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2322         if (!zlc)
2323                 return NULL;
2324
2325         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
2326                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2327                 zlc->last_full_zap = jiffies;
2328         }
2329
2330         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
2331                                         &cpuset_current_mems_allowed :
2332                                         &node_states[N_MEMORY];
2333         return allowednodes;
2334 }
2335
2336 /*
2337  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
2338  * if it is worth looking at further for free memory:
2339  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
2340  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
2341  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
2342  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
2343  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
2344  * else return false (zero) if it is not.
2345  *
2346  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
2347  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
2348  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
2349  * be considered full for up to one second by all requests, unless
2350  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
2351  * into the second scan of the zonelist.
2352  *
2353  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
2354  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
2355  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
2356  * unturned looking for a free page.
2357  */
2358 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2359                                                 nodemask_t *allowednodes)
2360 {
2361         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2362         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2363         int n;                          /* node that zone *z is on */
2364
2365         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2366         if (!zlc)
2367                 return 1;
2368
2369         i = z - zonelist->_zonerefs;
2370         n = zlc->z_to_n[i];
2371
2372         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
2373         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
2374 }
2375
2376 /*
2377  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
2378  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
2379  * from that zone don't waste time re-examining it.
2380  */
2381 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2382 {
2383         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2384         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2385
2386         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2387         if (!zlc)
2388                 return;
2389
2390         i = z - zonelist->_zonerefs;
2391
2392         set_bit(i, zlc->fullzones);
2393 }
2394
2395 /*
2396  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
2397  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
2398  */
2399 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2400 {
2401         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2402
2403         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2404         if (!zlc)
2405                 return;
2406
2407         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2408 }
2409
2410 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2411 {
2412         return local_zone->node == zone->node;
2413 }
2414
2415 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2416 {
2417         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2418                                 RECLAIM_DISTANCE;
2419 }
2420
2421 #else   /* CONFIG_NUMA */
2422
2423 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2424 {
2425         return NULL;
2426 }
2427
2428 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2429                                 nodemask_t *allowednodes)
2430 {
2431         return 1;
2432 }
2433
2434 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2435 {
2436 }
2437
2438 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2439 {
2440 }
2441
2442 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2443 {
2444         return true;
2445 }
2446
2447 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2448 {
2449         return true;
2450 }
2451
2452 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2453
2454 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2455 {
2456         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2457
2458         do {
2459                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2460                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2461                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2462                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2463         } while (zone++ != preferred_zone);
2464 }
2465
2466 /*
2467  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2468  * a page.
2469  */
2470 static struct page *
2471 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2472                                                 const struct alloc_context *ac)
2473 {
2474         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2475         struct zoneref *z;
2476         struct page *page = NULL;
2477         struct zone *zone;
2478         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2479         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2480         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2481         int nr_fair_skipped = 0;
2482         bool zonelist_rescan;
2483
2484 zonelist_scan:
2485         zonelist_rescan = false;
2486
2487         /*
2488          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2489          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2490          */
2491         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2492                                                                 ac->nodemask) {
2493                 unsigned long mark;
2494
2495                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2496                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2497                                 continue;
2498                 if (cpusets_enabled() &&
2499                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2500                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2501                                 continue;
2502                 /*
2503                  * Distribute pages in proportion to the individual
2504                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2505                  * page was allocated in should have no effect on the
2506                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2507                  */
2508                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2509                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2510                                 break;
2511                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2512                                 nr_fair_skipped++;
2513                                 continue;
2514                         }
2515                 }
2516                 /*
2517                  * When allocating a page cache page for writing, we
2518                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2519                  * limit, such that no single zone holds more than its
2520                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2521                  * The dirty limits take into account the zone's
2522                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2523                  * should be able to balance it without having to
2524                  * write pages from its LRU list.
2525                  *
2526                  * This may look like it could increase pressure on
2527                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2528                  * before they are full.  But the pages that do spill
2529                  * over are limited as the lower zones are protected
2530                  * by this very same mechanism.  It should not become
2531                  * a practical burden to them.
2532                  *
2533                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2534                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2535                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2536                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2537                  * zones are together not big enough to reach the
2538                  * global limit.  The proper fix for these situations
2539                  * will require awareness of zones in the
2540                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2541                  */
2542                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2543                         continue;
2544
2545                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2546                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2547                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2548                         int ret;
2549
2550                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2551                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2552                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2553                                 goto try_this_zone;
2554
2555                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2556                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2557                                 /*
2558                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2559                                  * and before considering the first zone allowed
2560                                  * by the cpuset.
2561                                  */
2562                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2563                                 zlc_active = 1;
2564                                 did_zlc_setup = 1;
2565                         }
2566
2567                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2568                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2569                                 goto this_zone_full;
2570
2571                         /*
2572                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2573                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2574                          */
2575                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2576                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2577                                 continue;
2578
2579                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2580                         switch (ret) {
2581                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2582                                 /* did not scan */
2583                                 continue;
2584                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2585                                 /* scanned but unreclaimable */
2586                                 continue;
2587                         default:
2588                                 /* did we reclaim enough */
2589                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2590                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2591                                         goto try_this_zone;
2592
2593                                 /*
2594                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2595                                  * Only mark the zone full if checking the min
2596                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2597                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2598                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2599                                  * when the watermark is between the low and
2600                                  * min watermarks.
2601                                  */
2602                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2603                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2604                                         goto this_zone_full;
2605
2606                                 continue;
2607                         }
2608                 }
2609
2610 try_this_zone:
2611                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2612                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2613                 if (page) {
2614                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2615                                 goto try_this_zone;
2616                         return page;
2617                 }
2618 this_zone_full:
2619                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2620                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2621         }
2622
2623         /*
2624          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2625          * local node.  However, the local node might have free pages left
2626          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2627          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2628          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2629          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2630          */
2631         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2632                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2633                 if (nr_fair_skipped) {
2634                         zonelist_rescan = true;
2635                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2636                 }
2637                 if (nr_online_nodes > 1)
2638                         zonelist_rescan = true;
2639         }
2640
2641         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2642                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2643                 zlc_active = 0;
2644                 zonelist_rescan = true;
2645         }
2646
2647         if (zonelist_rescan)
2648                 goto zonelist_scan;
2649
2650         return NULL;
2651 }
2652
2653 /*
2654  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2655  * meminfo in irq context.
2656  */
2657 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2658 {
2659         bool ret = false;
2660
2661 #if NODES_SHIFT > 8
2662         ret = in_interrupt();
2663 #endif
2664         return ret;
2665 }
2666
2667 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2668                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2669                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2670
2671 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2672 {
2673         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2674
2675         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2676             debug_guardpage_minorder() > 0)
2677                 return;
2678
2679         /*
2680          * This documents exceptions given to allocations in certain
2681          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2682          * of allowed nodes.
2683          */
2684         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2685                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2686                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2687                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2688         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2689                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2690
2691         if (fmt) {
2692                 struct va_format vaf;
2693                 va_list args;
2694
2695                 va_start(args, fmt);
2696
2697                 vaf.fmt = fmt;
2698                 vaf.va = &args;
2699
2700                 pr_warn("%pV", &vaf);
2701
2702                 va_end(args);
2703         }
2704
2705         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2706                 current->comm, order, gfp_mask);
2707
2708         dump_stack();
2709         if (!should_suppress_show_mem())
2710                 show_mem(filter);
2711 }
2712
2713 static inline struct page *
2714 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2715         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2716 {
2717         struct oom_control oc = {
2718                 .zonelist = ac->zonelist,
2719                 .nodemask = ac->nodemask,
2720                 .gfp_mask = gfp_mask,
2721                 .order = order,
2722         };
2723         struct page *page;
2724
2725         *did_some_progress = 0;
2726
2727         /*
2728          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2729          * making progress for us.
2730          */
2731         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2732                 *did_some_progress = 1;
2733                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2734                 return NULL;
2735         }
2736
2737         /*
2738          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2739          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2740          * we're still under heavy pressure.
2741          */
2742         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2743                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2744         if (page)
2745                 goto out;
2746
2747         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2748                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2749                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2750                         goto out;
2751                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2752                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2753                         goto out;
2754                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2755                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2756                         goto out;
2757                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2758                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2759                         /*
2760                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2761                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2762                          * keep looping as per tradition.
2763                          */
2764                         *did_some_progress = 1;
2765                         goto out;
2766                 }
2767                 if (pm_suspended_storage())
2768                         goto out;
2769                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2770                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2771                         goto out;
2772         }
2773         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2774         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2775                 *did_some_progress = 1;
2776 out:
2777         mutex_unlock(&oom_lock);
2778         return page;
2779 }
2780
2781 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2782 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2783 static struct page *
2784 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2785                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2786                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2787                 bool *deferred_compaction)
2788 {
2789         unsigned long compact_result;
2790         struct page *page;
2791
2792         if (!order)
2793                 return NULL;
2794
2795         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2796         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2797                                                 mode, contended_compaction);
2798         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2799
2800         switch (compact_result) {
2801         case COMPACT_DEFERRED:
2802                 *deferred_compaction = true;
2803                 /* fall-through */
2804         case COMPACT_SKIPPED:
2805                 return NULL;
2806         default:
2807                 break;
2808         }
2809
2810         /*
2811          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2812          * count a compaction stall
2813          */
2814         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2815
2816         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2817                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2818
2819         if (page) {
2820                 struct zone *zone = page_zone(page);
2821
2822                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2823                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2824                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2825                 return page;
2826         }
2827
2828         /*
2829          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2830          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2831          */
2832         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2833
2834         cond_resched();
2835
2836         return NULL;
2837 }
2838 #else
2839 static inline struct page *
2840 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2841                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2842                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2843                 bool *deferred_compaction)
2844 {
2845         return NULL;
2846 }
2847 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2848
2849 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2850 static int
2851 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2852                                         const struct alloc_context *ac)
2853 {
2854         struct reclaim_state reclaim_state;
2855         int progress;
2856
2857         cond_resched();
2858
2859         /* We now go into synchronous reclaim */
2860         cpuset_memory_pressure_bump();
2861         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2862         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2863         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2864         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2865
2866         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2867                                                                 ac->nodemask);
2868
2869         current->reclaim_state = NULL;
2870         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2871         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2872
2873         cond_resched();
2874
2875         return progress;
2876 }
2877
2878 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2879 static inline struct page *
2880 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2881                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2882                 unsigned long *did_some_progress)
2883 {
2884         struct page *page = NULL;
2885         bool drained = false;
2886
2887         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2888         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2889                 return NULL;
2890
2891         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2892         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2893                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2894
2895 retry:
2896         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2897                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2898
2899         /*
2900          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2901          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2902          */
2903         if (!page && !drained) {
2904                 drain_all_pages(NULL);
2905                 drained = true;
2906                 goto retry;
2907         }
2908
2909         return page;
2910 }
2911
2912 /*
2913  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2914  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2915  */
2916 static inline struct page *
2917 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2918                                 const struct alloc_context *ac)
2919 {
2920         struct page *page;
2921
2922         do {
2923                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2924                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2925
2926                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2927                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2928                                                                         HZ/50);
2929         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2930
2931         return page;
2932 }
2933
2934 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2935 {
2936         struct zoneref *z;
2937         struct zone *zone;
2938
2939         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2940                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2941                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2942 }
2943
2944 static inline int
2945 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2946 {
2947         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2948         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2949
2950         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2951         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2952
2953         /*
2954          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2955          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2956          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2957          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2958          */
2959         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2960
2961         if (atomic) {
2962                 /*
2963                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2964                  * if it can't schedule.
2965                  */
2966                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2967                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2968                 /*
2969                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2970                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2971                  */
2972                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2973         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2974                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2975
2976         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2977                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2978                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2979                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2980                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2981                 else if (!in_interrupt() &&
2982                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2983                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2984                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2985         }
2986 #ifdef CONFIG_CMA
2987         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2988                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2989 #endif
2990         return alloc_flags;
2991 }
2992
2993 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2994 {
2995         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2996 }
2997
2998 static inline struct page *
2999 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3000                                                 struct alloc_context *ac)
3001 {
3002         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
3003         struct page *page = NULL;
3004         int alloc_flags;
3005         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3006         unsigned long did_some_progress;
3007         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3008         bool deferred_compaction = false;
3009         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3010
3011         /*
3012          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3013          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3014          * be using allocators in order of preference for an area that is
3015          * too large.
3016          */
3017         if (order >= MAX_ORDER) {
3018                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3019                 return NULL;
3020         }
3021
3022         /*
3023          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3024          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3025          * speculative node-specific allocation.
3026          */
3027         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !wait)
3028                 goto nopage;
3029
3030 retry:
3031         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
3032                 wake_all_kswapds(order, ac);
3033
3034         /*
3035          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3036          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3037          * to how we want to proceed.
3038          */
3039         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3040
3041         /*
3042          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3043          * cpusets.
3044          */
3045         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3046                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3047                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3048                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3049                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3050         }
3051
3052         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3053         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3054                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3055         if (page)
3056                 goto got_pg;
3057
3058         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3059         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3060                 /*
3061                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3062                  * the allocation is high priority and these type of
3063                  * allocations are system rather than user orientated
3064                  */
3065                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3066
3067                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
3068
3069                 if (page) {
3070                         goto got_pg;
3071                 }
3072         }
3073
3074         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
3075         if (!wait) {
3076                 /*
3077                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
3078                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
3079                  * type of allocation to fail.
3080                  */
3081                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3082                 goto nopage;
3083         }
3084
3085         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3086         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3087                 goto nopage;
3088
3089         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3090         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3091                 goto nopage;
3092
3093         /*
3094          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3095          * attempts after direct reclaim are synchronous
3096          */
3097         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3098                                         migration_mode,
3099                                         &contended_compaction,
3100                                         &deferred_compaction);
3101         if (page)
3102                 goto got_pg;
3103
3104         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3105         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
3106                 /*
3107                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3108                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3109                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3110                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3111                  * instead of entering direct reclaim.
3112                  */
3113                 if (deferred_compaction)
3114                         goto nopage;
3115
3116                 /*
3117                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3118                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3119                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3120                  * so we fallback to base pages instead.
3121                  */
3122                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3123                         goto nopage;
3124
3125                 /*
3126                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3127                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3128                  * khugepaged trying to collapse.
3129                  */
3130                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3131                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3132                         goto nopage;
3133         }
3134
3135         /*
3136          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3137          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3138          * khugepaged trying to collapse.
3139          */
3140         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
3141                                                 (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_WAIT);
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 order, size_t size)
3475 {
3476         if (addr) {
3477                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3478                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3479
3480                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3481                 while (used < alloc_end) {
3482                         free_page(used);
3483                         used += PAGE_SIZE;
3484                 }
3485         }
3486         return (void *)addr;
3487 }
3488
3489 /**
3490  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3491  * @size: the number of bytes to allocate
3492  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3493  *
3494  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3495  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3496  * allocate memory in power-of-two pages.
3497  *
3498  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3499  *
3500  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3501  */
3502 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3503 {
3504         unsigned int order = get_order(size);
3505         unsigned long addr;
3506
3507         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3508         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3509 }
3510 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3511
3512 /**
3513  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3514  *                         pages on a node.
3515  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3516  * @size: the number of bytes to allocate
3517  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3518  *
3519  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3520  * back.
3521  */
3522 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3523 {
3524         unsigned order = get_order(size);
3525         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3526         if (!p)
3527                 return NULL;
3528         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3529 }
3530
3531 /**
3532  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3533  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3534  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3535  *
3536  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3537  */
3538 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3539 {
3540         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3541         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3542
3543         while (addr < end) {
3544                 free_page(addr);
3545                 addr += PAGE_SIZE;
3546         }
3547 }
3548 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3549
3550 /**
3551  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3552  * @offset: The zone index of the highest zone
3553  *
3554  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3555  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3556  * zone, the number of pages is calculated as:
3557  *     managed_pages - high_pages
3558  */
3559 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3560 {
3561         struct zoneref *z;
3562         struct zone *zone;
3563
3564         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3565         unsigned long sum = 0;
3566
3567         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3568
3569         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3570                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3571                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3572                 if (size > high)
3573                         sum += size - high;
3574         }
3575
3576         return sum;
3577 }
3578
3579 /**
3580  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3581  *
3582  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3583  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3584  */
3585 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3586 {
3587         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3588 }
3589 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3590
3591 /**
3592  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3593  *
3594  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3595  * high watermark within all zones.
3596  */
3597 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3598 {
3599         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3600 }
3601
3602 static inline void show_node(struct zone *zone)
3603 {
3604         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3605                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3606 }
3607
3608 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3609 {
3610         val->totalram = totalram_pages;
3611         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3612         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3613         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3614         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3615         val->freehigh = nr_free_highpages();
3616         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3617 }
3618
3619 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3620
3621 #ifdef CONFIG_NUMA
3622 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3623 {
3624         int zone_type;          /* needs to be signed */
3625         unsigned long managed_pages = 0;
3626         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3627
3628         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3629                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3630         val->totalram = managed_pages;
3631         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3632         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3633 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3634         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3635         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3636                         NR_FREE_PAGES);
3637 #else
3638         val->totalhigh = 0;
3639         val->freehigh = 0;
3640 #endif
3641         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3642 }
3643 #endif
3644
3645 /*
3646  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3647  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3648  */
3649 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3650 {
3651         bool ret = false;
3652         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3653
3654         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3655                 goto out;
3656
3657         do {
3658                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3659                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3660         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3661 out:
3662         return ret;
3663 }
3664
3665 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3666
3667 static void show_migration_types(unsigned char type)
3668 {
3669         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3670                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3671                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3672                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3673                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3674 #ifdef CONFIG_CMA
3675                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3676 #endif
3677 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3678                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3679 #endif
3680         };
3681         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3682         char *p = tmp;
3683         int i;
3684
3685         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3686                 if (type & (1 << i))
3687                         *p++ = types[i];
3688         }
3689
3690         *p = '\0';
3691         printk("(%s) ", tmp);
3692 }
3693
3694 /*
3695  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3696  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3697  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3698  *
3699  * Bits in @filter:
3700  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3701  *   cpuset.
3702  */
3703 void show_free_areas(unsigned int filter)
3704 {
3705         unsigned long free_pcp = 0;
3706         int cpu;
3707         struct zone *zone;
3708
3709         for_each_populated_zone(zone) {
3710                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3711                         continue;
3712
3713                 for_each_online_cpu(cpu)
3714                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3715         }
3716
3717         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3718                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3719                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3720                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3721                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3722                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3723                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3724                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3725                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3726                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3727                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3728                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3729                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3730                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3731                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3732                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3733                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3734                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3735                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3736                 global_page_state(NR_SHMEM),
3737                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3738                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3739                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3740                 free_pcp,
3741                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3742
3743         for_each_populated_zone(zone) {
3744                 int i;
3745
3746                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3747                         continue;
3748
3749                 free_pcp = 0;
3750                 for_each_online_cpu(cpu)
3751                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3752
3753                 show_node(zone);
3754                 printk("%s"
3755                         " free:%lukB"
3756                         " min:%lukB"
3757                         " low:%lukB"
3758                         " high:%lukB"
3759                         " active_anon:%lukB"
3760                         " inactive_anon:%lukB"
3761                         " active_file:%lukB"
3762                         " inactive_file:%lukB"
3763                         " unevictable:%lukB"
3764                         " isolated(anon):%lukB"
3765                         " isolated(file):%lukB"
3766                         " present:%lukB"
3767                         " managed:%lukB"
3768                         " mlocked:%lukB"
3769                         " dirty:%lukB"
3770                         " writeback:%lukB"
3771                         " mapped:%lukB"
3772                         " shmem:%lukB"
3773                         " slab_reclaimable:%lukB"
3774                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3775                         " kernel_stack:%lukB"
3776                         " pagetables:%lukB"
3777                         " unstable:%lukB"
3778                         " bounce:%lukB"
3779                         " free_pcp:%lukB"
3780                         " local_pcp:%ukB"
3781                         " free_cma:%lukB"
3782                         " writeback_tmp:%lukB"
3783                         " pages_scanned:%lu"
3784                         " all_unreclaimable? %s"
3785                         "\n",
3786                         zone->name,
3787                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3788                         K(min_wmark_pages(zone)),
3789                         K(low_wmark_pages(zone)),
3790                         K(high_wmark_pages(zone)),
3791                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3792                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3793                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3794                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3795                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3796                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3797                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3798                         K(zone->present_pages),
3799                         K(zone->managed_pages),
3800                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3801                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3802                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3803                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3804                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3805                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3806                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3807                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3808                                 THREAD_SIZE / 1024,
3809                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3810                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3811                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3812                         K(free_pcp),
3813                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3814                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3815                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3816                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3817                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3818                         );
3819                 printk("lowmem_reserve[]:");
3820                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3821                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3822                 printk("\n");
3823         }
3824
3825         for_each_populated_zone(zone) {
3826                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3827                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3828
3829                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3830                         continue;
3831                 show_node(zone);
3832                 printk("%s: ", zone->name);
3833
3834                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3835                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3836                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3837                         int type;
3838
3839                         nr[order] = area->nr_free;
3840                         total += nr[order] << order;
3841
3842                         types[order] = 0;
3843                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3844                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3845                                         types[order] |= 1 << type;
3846                         }
3847                 }
3848                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3849                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3850                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3851                         if (nr[order])
3852                                 show_migration_types(types[order]);
3853                 }
3854                 printk("= %lukB\n", K(total));
3855         }
3856
3857         hugetlb_show_meminfo();
3858
3859         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3860
3861         show_swap_cache_info();
3862 }
3863
3864 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3865 {
3866         zoneref->zone = zone;
3867         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3868 }
3869
3870 /*
3871  * Builds allocation fallback zone lists.
3872  *
3873  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3874  */
3875 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3876                                 int nr_zones)
3877 {
3878         struct zone *zone;
3879         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3880
3881         do {
3882                 zone_type--;
3883                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3884                 if (populated_zone(zone)) {
3885                         zoneref_set_zone(zone,
3886                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3887                         check_highest_zone(zone_type);
3888                 }
3889         } while (zone_type);
3890
3891         return nr_zones;
3892 }
3893
3894
3895 /*
3896  *  zonelist_order:
3897  *  0 = automatic detection of better ordering.
3898  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3899  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3900  *
3901  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3902  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3903  */
3904 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3905 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3906 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3907
3908 /* zonelist order in the kernel.
3909  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3910  */
3911 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3912 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3913
3914
3915 #ifdef CONFIG_NUMA
3916 /* The value user specified ....changed by config */
3917 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3918 /* string for sysctl */
3919 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3920 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3921
3922 /*
3923  * interface for configure zonelist ordering.
3924  * command line option "numa_zonelist_order"
3925  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3926  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3927  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3928  */
3929
3930 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3931 {
3932         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3933                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3934         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3935                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3936         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3937                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3938         } else {
3939                 printk(KERN_WARNING
3940                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3941                         "%s\n", s);
3942                 return -EINVAL;
3943         }
3944         return 0;
3945 }
3946
3947 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3948 {
3949         int ret;
3950
3951         if (!s)
3952                 return 0;
3953
3954         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3955         if (ret == 0)
3956                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3957
3958         return ret;
3959 }
3960 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3961
3962 /*
3963  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3964  */
3965 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3966                 void __user *buffer, size_t *length,
3967                 loff_t *ppos)
3968 {
3969         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3970         int ret;
3971         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3972
3973         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3974         if (write) {
3975                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3976                         ret = -EINVAL;
3977                         goto out;
3978                 }
3979                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3980         }
3981         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3982         if (ret)
3983                 goto out;
3984         if (write) {
3985                 int oldval = user_zonelist_order;
3986
3987                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3988                 if (ret) {
3989                         /*
3990                          * bogus value.  restore saved string
3991                          */
3992                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3993                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3994                         user_zonelist_order = oldval;
3995                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3996                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3997                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3998                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3999                 }
4000         }
4001 out:
4002         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4003         return ret;
4004 }
4005
4006
4007 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4008 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4009
4010 /**
4011  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4012  * @node: node whose fallback list we're appending
4013  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4014  *
4015  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4016  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4017  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4018  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4019  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4020  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4021  * on them otherwise.
4022  * It returns -1 if no node is found.
4023  */
4024 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4025 {
4026         int n, val;
4027         int min_val = INT_MAX;
4028         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4029         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4030
4031         /* Use the local node if we haven't already */
4032         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4033                 node_set(node, *used_node_mask);
4034                 return node;
4035         }
4036
4037         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4038
4039                 /* Don't want a node to appear more than once */
4040                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4041                         continue;
4042
4043                 /* Use the distance array to find the distance */
4044                 val = node_distance(node, n);
4045
4046                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4047                 val += (n < node);
4048
4049                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4050                 tmp = cpumask_of_node(n);
4051                 if (!cpumask_empty(tmp))
4052                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4053
4054                 /* Slight preference for less loaded node */
4055                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4056                 val += node_load[n];
4057
4058                 if (val < min_val) {
4059                         min_val = val;
4060                         best_node = n;
4061                 }
4062         }
4063
4064         if (best_node >= 0)
4065                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4066
4067         return best_node;
4068 }
4069
4070
4071 /*
4072  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4073  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4074  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4075  */
4076 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4077 {
4078         int j;
4079         struct zonelist *zonelist;
4080
4081         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4082         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4083                 ;
4084         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4085         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4086         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4087 }
4088
4089 /*
4090  * Build gfp_thisnode zonelists
4091  */
4092 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4093 {
4094         int j;
4095         struct zonelist *zonelist;
4096
4097         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4098         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4099         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4100         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4101 }
4102
4103 /*
4104  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4105  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4106  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4107  * may still exist in local DMA zone.
4108  */
4109 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4110
4111 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4112 {
4113         int pos, j, node;
4114         int zone_type;          /* needs to be signed */
4115         struct zone *z;
4116         struct zonelist *zonelist;
4117
4118         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4119         pos = 0;
4120         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4121                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4122                         node = node_order[j];
4123                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4124                         if (populated_zone(z)) {
4125                                 zoneref_set_zone(z,
4126                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4127                                 check_highest_zone(zone_type);
4128                         }
4129                 }
4130         }
4131         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4132         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4133 }
4134
4135 #if defined(CONFIG_64BIT)
4136 /*
4137  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4138  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4139  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4140  */
4141 static int default_zonelist_order(void)
4142 {
4143         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4144 }
4145 #else
4146 /*
4147  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4148  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4149  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4150  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4151  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4152  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4153  */
4154 static int default_zonelist_order(void)
4155 {
4156         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4157 }
4158 #endif /* CONFIG_64BIT */
4159
4160 static void set_zonelist_order(void)
4161 {
4162         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4163                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4164         else
4165                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4166 }
4167
4168 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4169 {
4170         int j, node, load;
4171         enum zone_type i;
4172         nodemask_t used_mask;
4173         int local_node, prev_node;
4174         struct zonelist *zonelist;
4175         int order = current_zonelist_order;
4176
4177         /* initialize zonelists */
4178         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4179                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4180                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4181                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4182         }
4183
4184         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4185         local_node = pgdat->node_id;
4186         load = nr_online_nodes;
4187         prev_node = local_node;
4188         nodes_clear(used_mask);
4189
4190         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4191         j = 0;
4192
4193         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4194                 /*
4195                  * We don't want to pressure a particular node.
4196                  * So adding penalty to the first node in same
4197                  * distance group to make it round-robin.
4198                  */
4199                 if (node_distance(local_node, node) !=
4200                     node_distance(local_node, prev_node))
4201                         node_load[node] = load;
4202
4203                 prev_node = node;
4204                 load--;
4205                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4206                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4207                 else
4208                         node_order[j++] = node; /* remember order */
4209         }
4210
4211         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4212                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4213                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
4214         }
4215
4216         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4217 }
4218
4219 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
4220 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4221 {
4222         struct zonelist *zonelist;
4223         struct zonelist_cache *zlc;
4224         struct zoneref *z;
4225
4226         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4227         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
4228         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
4229         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
4230                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
4231 }
4232
4233 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4234 /*
4235  * Return node id of node used for "local" allocations.
4236  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4237  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4238  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4239  */
4240 int local_memory_node(int node)
4241 {
4242         struct zone *zone;
4243
4244         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4245                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4246                                    NULL,
4247                                    &zone);
4248         return zone->node;
4249 }
4250 #endif
4251
4252 #else   /* CONFIG_NUMA */
4253
4254 static void set_zonelist_order(void)
4255 {
4256         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4257 }
4258
4259 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4260 {
4261         int node, local_node;
4262         enum zone_type j;
4263         struct zonelist *zonelist;
4264
4265         local_node = pgdat->node_id;
4266
4267         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4268         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4269
4270         /*
4271          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4272          * of all the other nodes.
4273          * We don't want to pressure a particular node, so when
4274          * building the zones for node N, we make sure that the
4275          * zones coming right after the local ones are those from
4276          * node N+1 (modulo N)
4277          */
4278         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4279                 if (!node_online(node))
4280                         continue;
4281                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4282         }
4283         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4284                 if (!node_online(node))
4285                         continue;
4286                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4287         }
4288
4289         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4290         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4291 }
4292
4293 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
4294 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4295 {
4296         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
4297 }
4298
4299 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4300
4301 /*
4302  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4303  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4304  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4305  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4306  * with interrupts disabled.
4307  *
4308  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4309  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4310  * hotplugged processors.
4311  *
4312  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4313  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4314  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4315  */
4316 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4317 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4318 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4319
4320 /*
4321  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4322  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4323  */
4324 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4325
4326 /* return values int ....just for stop_machine() */
4327 static int __build_all_zonelists(void *data)
4328 {
4329         int nid;
4330         int cpu;
4331         pg_data_t *self = data;
4332
4333 #ifdef CONFIG_NUMA
4334         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4335 #endif
4336
4337         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4338                 build_zonelists(self);
4339                 build_zonelist_cache(self);
4340         }
4341
4342         for_each_online_node(nid) {
4343                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4344
4345                 build_zonelists(pgdat);
4346                 build_zonelist_cache(pgdat);
4347         }
4348
4349         /*
4350          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4351          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4352          * each zone will be allocated later when the per cpu
4353          * allocator is available.
4354          *
4355          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4356          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4357          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4358          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4359          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4360          * (a chicken-egg dilemma).
4361          */
4362         for_each_possible_cpu(cpu) {
4363                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4364
4365 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4366                 /*
4367                  * We now know the "local memory node" for each node--
4368                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4369                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4370                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4371                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4372                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4373                  */
4374                 if (cpu_online(cpu))
4375                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4376 #endif
4377         }
4378
4379         return 0;
4380 }
4381
4382 static noinline void __init
4383 build_all_zonelists_init(void)
4384 {
4385         __build_all_zonelists(NULL);
4386         mminit_verify_zonelist();
4387         cpuset_init_current_mems_allowed();
4388 }
4389
4390 /*
4391  * Called with zonelists_mutex held always
4392  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4393  *
4394  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4395  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4396  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4397  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4398  */
4399 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4400 {
4401         set_zonelist_order();
4402
4403         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4404                 build_all_zonelists_init();
4405         } else {
4406 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4407                 if (zone)
4408                         setup_zone_pageset(zone);
4409 #endif
4410                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4411                    of zonelist */
4412                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4413                 /* cpuset refresh routine should be here */
4414         }
4415         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4416         /*
4417          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4418          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4419          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4420          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4421          * disabled and enable it later
4422          */
4423         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4424                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4425         else
4426                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4427
4428         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4429                 "Total pages: %ld\n",
4430                         nr_online_nodes,
4431                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4432                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4433                         vm_total_pages);
4434 #ifdef CONFIG_NUMA
4435         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4436 #endif
4437 }
4438
4439 /*
4440  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4441  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4442  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4443  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4444  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4445  * conservative, even though it seems large.
4446  *
4447  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4448  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4449  */
4450 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4451
4452 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4453 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4454 {
4455         unsigned long size = 1;
4456
4457         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4458
4459         while (size < pages)
4460                 size <<= 1;
4461
4462         /*
4463          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4464          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4465          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4466          */
4467         size = min(size, 4096UL);
4468
4469         return max(size, 4UL);
4470 }
4471 #else
4472 /*
4473  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4474  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4475  *
4476  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4477  *
4478  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4479  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4480  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4481  *
4482  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4483  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4484  *
4485  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4486  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4487  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4488  */
4489 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4490 {
4491         return 4096UL;
4492 }
4493 #endif
4494
4495 /*
4496  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4497  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4498  * hash function before the remainder is taken.
4499  */
4500 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4501 {
4502         return ffz(~size);
4503 }
4504
4505 /*
4506  * Check if a pageblock contains reserved pages
4507  */
4508 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4509 {
4510         unsigned long pfn;
4511
4512         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4513                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4514                         return 1;
4515         }
4516         return 0;
4517 }
4518
4519 /*
4520  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4521  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4522  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4523  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4524  * blocks as reclaim kicks in
4525  */
4526 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4527 {
4528         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4529         struct page *page;
4530         unsigned long block_migratetype;
4531         int reserve;
4532         int old_reserve;
4533
4534         /*
4535          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4536          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4537          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4538          * the block.
4539          */
4540         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4541         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4542         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4543         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4544                                                         pageblock_order;
4545
4546         /*
4547          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4548          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4549          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4550          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4551          * future allocation of hugepages at runtime.
4552          */
4553         reserve = min(2, reserve);
4554         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4555
4556         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4557         if (reserve == old_reserve)
4558                 return;
4559         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4560
4561         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4562                 if (!early_page_nid_uninitialised(pfn, zone_to_nid(zone)))
4563                         return;
4564
4565                 if (!pfn_valid(pfn))
4566                         continue;
4567                 page = pfn_to_page(pfn);
4568
4569                 /* Watch out for overlapping nodes */
4570                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4571                         continue;
4572
4573                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4574
4575                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4576                 if (reserve > 0) {
4577                         /*
4578                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4579                          * them.
4580                          */
4581                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4582                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4583                                 continue;
4584
4585                         /* If this block is reserved, account for it */
4586                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4587                                 reserve--;
4588                                 continue;
4589                         }
4590
4591                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4592                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4593                                 set_pageblock_migratetype(page,
4594                                                         MIGRATE_RESERVE);
4595                                 move_freepages_block(zone, page,
4596                                                         MIGRATE_RESERVE);
4597                                 reserve--;
4598                                 continue;
4599                         }
4600                 } else if (!old_reserve) {
4601                         /*
4602                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4603                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4604                          */
4605                         break;
4606                 }
4607
4608                 /*
4609                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4610                  * take it back
4611                  */
4612                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4613                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4614                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4615                 }
4616         }
4617 }
4618
4619 /*
4620  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4621  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4622  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4623  */
4624 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4625                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4626 {
4627         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4628         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4629         unsigned long pfn;
4630         struct zone *z;
4631         unsigned long nr_initialised = 0;
4632
4633         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4634                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4635
4636         z = &pgdat->node_zones[zone];
4637         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4638                 /*
4639                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4640                  * handed to this function.  They do not
4641                  * exist on hotplugged memory.
4642                  */
4643                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4644                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4645                                 continue;
4646                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4647                                 continue;
4648                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4649                                                 &nr_initialised))
4650                                 break;
4651                 }
4652
4653                 /*
4654                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4655                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4656                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4657                  * the address space during boot when many long-lived
4658                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4659                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4660                  * setup_zone_migrate_reserve()
4661                  *
4662                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4663                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4664                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4665                  * pfn out of zone.
4666                  */
4667                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4668                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4669
4670                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4671                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4672                 } else {
4673                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4674                 }
4675         }
4676 }
4677
4678 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4679 {
4680         unsigned int order, t;
4681         for_each_migratetype_order(order, t) {
4682                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4683                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4684         }
4685 }
4686
4687 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4688 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4689         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4690 #endif
4691
4692 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4693 {
4694 #ifdef CONFIG_MMU
4695         int batch;
4696
4697         /*
4698          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4699          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4700          *
4701          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4702          */
4703         batch = zone->managed_pages / 1024;
4704         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4705                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4706         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4707         if (batch < 1)
4708                 batch = 1;
4709
4710         /*
4711          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4712          * of 2 value was found to be more likely to have
4713          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4714          *
4715          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4716          * batches of pages, one task can end up with a lot
4717          * of pages of one half of the possible page colors
4718          * and the other with pages of the other colors.
4719          */
4720         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4721
4722         return batch;
4723
4724 #else
4725         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4726          * conditions.
4727          *
4728          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4729          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4730          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4731          *
4732          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4733          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4734          * can be a significant delay between the individual batches being
4735          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4736          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4737          */
4738         return 0;
4739 #endif
4740 }
4741
4742 /*
4743  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4744  * ->batch must never be higher then ->high.
4745  * The following function updates them in a safe manner without read side
4746  * locking.
4747  *
4748  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4749  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4750  *
4751  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4752  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4753  * exist).
4754  */
4755 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4756                 unsigned long batch)
4757 {
4758        /* start with a fail safe value for batch */
4759         pcp->batch = 1;
4760         smp_wmb();
4761
4762        /* Update high, then batch, in order */
4763         pcp->high = high;
4764         smp_wmb();
4765
4766         pcp->batch = batch;
4767 }
4768
4769 /* a companion to pageset_set_high() */
4770 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4771 {
4772         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4773 }
4774
4775 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4776 {
4777         struct per_cpu_pages *pcp;
4778         int migratetype;
4779
4780         memset(p, 0, sizeof(*p));
4781
4782         pcp = &p->pcp;
4783         pcp->count = 0;
4784         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4785                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4786 }
4787
4788 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4789 {
4790         pageset_init(p);
4791         pageset_set_batch(p, batch);
4792 }
4793
4794 /*
4795  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4796  * to the value high for the pageset p.
4797  */
4798 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4799                                 unsigned long high)
4800 {
4801         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4802         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4803                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4804
4805         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4806 }
4807
4808 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4809                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4810 {
4811         if (percpu_pagelist_fraction)
4812                 pageset_set_high(pcp,
4813                         (zone->managed_pages /
4814                                 percpu_pagelist_fraction));
4815         else
4816                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4817 }
4818
4819 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4820 {
4821         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4822
4823         pageset_init(pcp);
4824         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4825 }
4826
4827 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4828 {
4829         int cpu;
4830         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4831         for_each_possible_cpu(cpu)
4832                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4833 }
4834
4835 /*
4836  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4837  * Before this call only boot pagesets were available.
4838  */
4839 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4840 {
4841         struct zone *zone;
4842
4843         for_each_populated_zone(zone)
4844                 setup_zone_pageset(zone);
4845 }
4846
4847 static noinline __init_refok
4848 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4849 {
4850         int i;
4851         size_t alloc_size;
4852
4853         /*
4854          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4855          * per zone.
4856          */
4857         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4858                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4859         zone->wait_table_bits =
4860                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4861         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4862                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4863
4864         if (!slab_is_available()) {
4865                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4866                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4867                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4868         } else {
4869                 /*
4870                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4871                  * via memory hot-add.
4872                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4873                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4874                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4875                  * node itself as well.
4876                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4877                  * necessary.
4878                  */
4879                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4880         }
4881         if (!zone->wait_table)
4882                 return -ENOMEM;
4883
4884         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4885                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4886
4887         return 0;
4888 }
4889
4890 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4891 {
4892         /*
4893          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4894          * relies on the ability of the linker to provide the
4895          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4896          */
4897         zone->pageset = &boot_pageset;
4898
4899         if (populated_zone(zone))
4900                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4901                         zone->name, zone->present_pages,
4902                                          zone_batchsize(zone));
4903 }
4904
4905 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4906                                         unsigned long zone_start_pfn,
4907                                         unsigned long size)
4908 {
4909         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4910         int ret;
4911         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4912         if (ret)
4913                 return ret;
4914         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4915
4916         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4917
4918         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4919                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4920                         pgdat->node_id,
4921                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4922                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4923
4924         zone_init_free_lists(zone);
4925
4926         return 0;
4927 }
4928
4929 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4930 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4931
4932 /*
4933  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4934  */
4935 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4936                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4937 {
4938         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4939         int nid;
4940
4941         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4942                 return state->last_nid;
4943
4944         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4945         if (nid != -1) {
4946                 state->last_start = start_pfn;
4947                 state->last_end = end_pfn;
4948                 state->last_nid = nid;
4949         }
4950
4951         return nid;
4952 }
4953 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4954
4955 /**
4956  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4957  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4958  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4959  *
4960  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4961  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4962  * memblock_free_early_nid() manually.
4963  */
4964 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4965 {
4966         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4967         int i, this_nid;
4968
4969         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4970                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4971                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4972
4973                 if (start_pfn < end_pfn)
4974                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4975                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4976                                         this_nid);
4977         }
4978 }
4979
4980 /**
4981  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4982  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4983  *
4984  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4985  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4986  */
4987 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4988 {
4989         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4990         int i, this_nid;
4991
4992         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4993                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4994 }
4995
4996 /**
4997  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4998  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4999  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5000  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5001  *
5002  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5003  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5004  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5005  * PFNs will be 0.
5006  */
5007 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5008                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5009 {
5010         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5011         int i;
5012
5013         *start_pfn = -1UL;
5014         *end_pfn = 0;
5015
5016         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5017                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5018                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5019         }
5020
5021         if (*start_pfn == -1UL)
5022                 *start_pfn = 0;
5023 }
5024
5025 /*
5026  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5027  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5028  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5029  */
5030 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5031 {
5032         int zone_index;
5033         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5034                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5035                         continue;
5036
5037                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5038                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5039                         break;
5040         }
5041
5042         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5043         movable_zone = zone_index;
5044 }
5045
5046 /*
5047  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5048  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5049  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5050  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5051  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5052  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5053  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5054  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5055  */
5056 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5057                                         unsigned long zone_type,
5058                                         unsigned long node_start_pfn,
5059                                         unsigned long node_end_pfn,
5060                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5061                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5062 {
5063         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5064         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5065                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5066                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5067                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5068                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5069                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5070
5071                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5072                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5073                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5074                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5075
5076                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5077                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5078                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5079         }
5080 }
5081
5082 /*
5083  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5084  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5085  */
5086 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5087                                         unsigned long zone_type,
5088                                         unsigned long node_start_pfn,
5089                                         unsigned long node_end_pfn,
5090                                         unsigned long *ignored)
5091 {
5092         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5093
5094         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5095         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5096                 return 0;
5097
5098         /* Get the start and end of the zone */
5099         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5100         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5101         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5102                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5103                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5104
5105         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5106         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
5107                 return 0;
5108
5109         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5110         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
5111         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
5112
5113         /* Return the spanned pages */
5114         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
5115 }
5116
5117 /*
5118  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5119  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5120  */
5121 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5122                                 unsigned long range_start_pfn,
5123                                 unsigned long range_end_pfn)
5124 {
5125         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5126         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5127         int i;
5128
5129         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5130                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5131                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5132                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5133         }
5134         return nr_absent;
5135 }
5136
5137 /**
5138  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5139  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5140  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5141  *
5142  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5143  */
5144 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5145                                                         unsigned long end_pfn)
5146 {
5147         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5148 }
5149
5150 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5151 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5152                                         unsigned long zone_type,
5153                                         unsigned long node_start_pfn,
5154                                         unsigned long node_end_pfn,
5155                                         unsigned long *ignored)
5156 {
5157         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5158         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5159         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5160
5161         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5162         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5163                 return 0;
5164
5165         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5166         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5167
5168         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5169                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5170                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5171         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5172 }
5173
5174 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5175 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5176                                         unsigned long zone_type,
5177                                         unsigned long node_start_pfn,
5178                                         unsigned long node_end_pfn,
5179                                         unsigned long *zones_size)
5180 {
5181         return zones_size[zone_type];
5182 }
5183
5184 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5185                                                 unsigned long zone_type,
5186                                                 unsigned long node_start_pfn,
5187                                                 unsigned long node_end_pfn,
5188                                                 unsigned long *zholes_size)
5189 {
5190         if (!zholes_size)
5191                 return 0;
5192
5193         return zholes_size[zone_type];
5194 }
5195
5196 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5197
5198 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5199                                                 unsigned long node_start_pfn,
5200                                                 unsigned long node_end_pfn,
5201                                                 unsigned long *zones_size,
5202                                                 unsigned long *zholes_size)
5203 {
5204         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5205         enum zone_type i;
5206
5207         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5208                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5209                 unsigned long size, real_size;
5210
5211                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5212                                                   node_start_pfn,
5213                                                   node_end_pfn,
5214                                                   zones_size);
5215                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5216                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5217                                                   zholes_size);
5218                 zone->spanned_pages = size;
5219                 zone->present_pages = real_size;
5220
5221                 totalpages += size;
5222                 realtotalpages += real_size;
5223         }
5224
5225         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5226         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5227         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5228                                                         realtotalpages);
5229 }
5230
5231 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5232 /*
5233  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5234  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5235  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5236  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5237  * bytes.
5238  */
5239 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5240 {
5241         unsigned long usemapsize;
5242
5243         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5244         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5245         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5246         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5247         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5248
5249         return usemapsize / 8;
5250 }
5251
5252 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5253                                 struct zone *zone,
5254                                 unsigned long zone_start_pfn,
5255                                 unsigned long zonesize)
5256 {
5257         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5258         zone->pageblock_flags = NULL;
5259         if (usemapsize)
5260                 zone->pageblock_flags =
5261                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5262                                                          pgdat->node_id);
5263 }
5264 #else
5265 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5266                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5267 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5268
5269 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5270
5271 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5272 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5273 {
5274         unsigned int order;
5275
5276         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5277         if (pageblock_order)
5278                 return;
5279
5280         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5281                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5282         else
5283                 order = MAX_ORDER - 1;
5284
5285         /*
5286          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5287          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5288          * powerpc.
5289          */
5290         pageblock_order = order;
5291 }
5292 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5293
5294 /*
5295  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5296  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5297  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5298  * the kernel config
5299  */
5300 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5301 {
5302 }
5303
5304 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5305
5306 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5307                                                    unsigned long present_pages)
5308 {
5309         unsigned long pages = spanned_pages;
5310
5311         /*
5312          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5313          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5314          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5315          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5316          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5317          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5318          */
5319         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5320             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5321                 pages = present_pages;
5322
5323         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5324 }
5325
5326 /*
5327  * Set up the zone data structures:
5328  *   - mark all pages reserved
5329  *   - mark all memory queues empty
5330  *   - clear the memory bitmaps
5331  *
5332  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5333  */
5334 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5335 {
5336         enum zone_type j;
5337         int nid = pgdat->node_id;
5338         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5339         int ret;
5340
5341         pgdat_resize_init(pgdat);
5342 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5343         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5344         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5345         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5346 #endif
5347         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5348         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5349         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5350
5351         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5352                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5353                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5354
5355                 size = zone->spanned_pages;
5356                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5357
5358                 /*
5359                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5360                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5361                  * and per-cpu initialisations
5362                  */
5363                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5364                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5365                         if (freesize >= memmap_pages) {
5366                                 freesize -= memmap_pages;
5367                                 if (memmap_pages)
5368                                         printk(KERN_DEBUG
5369                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5370                                                zone_names[j], memmap_pages);
5371                         } else
5372                                 printk(KERN_WARNING
5373                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5374                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5375                 }
5376
5377                 /* Account for reserved pages */
5378                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5379                         freesize -= dma_reserve;
5380                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5381                                         zone_names[0], dma_reserve);
5382                 }
5383
5384                 if (!is_highmem_idx(j))
5385                         nr_kernel_pages += freesize;
5386                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5387                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5388                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5389                 nr_all_pages += freesize;
5390
5391                 /*
5392                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5393                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5394                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5395                  */
5396                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5397 #ifdef CONFIG_NUMA
5398                 zone->node = nid;
5399                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5400                                                 / 100;
5401                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5402 #endif
5403                 zone->name = zone_names[j];
5404                 spin_lock_init(&zone->lock);
5405                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5406                 zone_seqlock_init(zone);
5407                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5408                 zone_pcp_init(zone);
5409
5410                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5411                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5412
5413                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5414                 if (!size)
5415                         continue;
5416
5417                 set_pageblock_order();
5418                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5419                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5420                 BUG_ON(ret);
5421                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5422                 zone_start_pfn += size;
5423         }
5424 }
5425
5426 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5427 {
5428         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5429
5430         /* Skip empty nodes */
5431         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5432                 return;
5433
5434 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5435         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5436         if (!pgdat->node_mem_map) {
5437                 unsigned long size, start, end;
5438                 struct page *map;
5439
5440                 /*
5441                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5442                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5443                  * for the buddy allocator to function correctly.
5444                  */
5445                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5446                 offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5447                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5448                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5449                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5450                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5451                 if (!map)
5452                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5453                                                                pgdat->node_id);
5454                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5455         }
5456 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5457         /*
5458          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5459          */
5460         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5461                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5462 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5463                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5464                         mem_map -= offset;
5465 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5466         }
5467 #endif
5468 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5469 }
5470
5471 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5472                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5473 {
5474         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5475         unsigned long start_pfn = 0;
5476         unsigned long end_pfn = 0;
5477
5478         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5479         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5480
5481         reset_deferred_meminit(pgdat);
5482         pgdat->node_id = nid;
5483         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5484 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5485         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5486         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5487                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5488                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5489 #endif
5490         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5491                                   zones_size, zholes_size);
5492
5493         alloc_node_mem_map(pgdat);
5494 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5495         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5496                 nid, (unsigned long)pgdat,
5497                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5498 #endif
5499
5500         free_area_init_core(pgdat);
5501 }
5502
5503 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5504
5505 #if MAX_NUMNODES > 1
5506 /*
5507  * Figure out the number of possible node ids.
5508  */
5509 void __init setup_nr_node_ids(void)
5510 {
5511         unsigned int highest;
5512
5513         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5514         nr_node_ids = highest + 1;
5515 }
5516 #endif
5517
5518 /**
5519  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5520  *
5521  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5522  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5523  * all the nodes.
5524  *
5525  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5526  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5527  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5528  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5529  *
5530  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5531  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5532  * populated node map.
5533  *
5534  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5535  * requirement (single node).
5536  */
5537 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5538 {
5539         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5540         unsigned long start, end, mask;
5541         int last_nid = -1;
5542         int i, nid;
5543
5544         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5545                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5546                         last_nid = nid;
5547                         last_end = end;
5548                         continue;
5549                 }
5550
5551                 /*
5552                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5553                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5554                  * too coarse to separate the current node from the last.
5555                  */
5556                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5557                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5558                         mask <<= 1;
5559
5560                 /* accumulate all internode masks */
5561                 accl_mask |= mask;
5562         }
5563
5564         /* convert mask to number of pages */
5565         return ~accl_mask + 1;
5566 }
5567
5568 /* Find the lowest pfn for a node */
5569 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5570 {
5571         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5572         unsigned long start_pfn;
5573         int i;
5574
5575         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5576                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5577
5578         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5579                 printk(KERN_WARNING
5580                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5581                 return 0;
5582         }
5583
5584         return min_pfn;
5585 }
5586
5587 /**
5588  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5589  *
5590  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5591  * memblock_set_node().
5592  */
5593 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5594 {
5595         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5596 }
5597
5598 /*
5599  * early_calculate_totalpages()
5600  * Sum pages in active regions for movable zone.
5601  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5602  */
5603 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5604 {
5605         unsigned long totalpages = 0;
5606         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5607         int i, nid;
5608
5609         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5610                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5611
5612                 totalpages += pages;
5613                 if (pages)
5614                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5615         }
5616         return totalpages;
5617 }
5618
5619 /*
5620  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5621  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5622  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5623  * others
5624  */
5625 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5626 {
5627         int i, nid;
5628         unsigned long usable_startpfn;
5629         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5630         /* save the state before borrow the nodemask */
5631         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5632         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5633         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5634         struct memblock_region *r;
5635
5636         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5637         find_usable_zone_for_movable();
5638
5639         /*
5640          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5641          * options.
5642          */
5643         if (movable_node_is_enabled()) {
5644                 for_each_memblock(memory, r) {
5645                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5646                                 continue;
5647
5648                         nid = r->nid;
5649
5650                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5651                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5652                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5653                                 usable_startpfn;
5654                 }
5655
5656                 goto out2;
5657         }
5658
5659         /*
5660          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5661          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5662          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5663          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5664          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5665          * what movablecore would have allowed.
5666          */
5667         if (required_movablecore) {
5668                 unsigned long corepages;
5669
5670                 /*
5671                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5672                  * was requested by the user
5673                  */
5674                 required_movablecore =
5675                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5676                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5677                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5678
5679                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5680         }
5681
5682         /*
5683          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5684          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5685          */
5686         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5687                 goto out;
5688
5689         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5690         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5691
5692 restart:
5693         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5694         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5695         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5696                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5697
5698                 /*
5699                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5700                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5701                  * amount of memory for the kernel
5702                  */
5703                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5704                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5705
5706                 /*
5707                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5708                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5709                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5710                  */
5711                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5712
5713                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5714                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5715                         unsigned long size_pages;
5716
5717                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5718                         if (start_pfn >= end_pfn)
5719                                 continue;
5720
5721                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5722                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5723                                 unsigned long kernel_pages;
5724                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5725                                                                 - start_pfn;
5726
5727                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5728                                                         kernelcore_remaining);
5729                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5730                                                         required_kernelcore);
5731
5732                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5733                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5734
5735                                         /*
5736                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5737                                          * that if we have to rebalance
5738                                          * kernelcore across nodes, we will
5739                                          * not double account here
5740                                          */
5741                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5742                                         continue;
5743                                 }
5744                                 start_pfn = usable_startpfn;
5745                         }
5746
5747                         /*
5748                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5749                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5750                          * number of pages used as kernelcore
5751                          */
5752                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5753                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5754                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5755                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5756
5757                         /*
5758                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5759                          * break if the kernelcore for this node has been
5760                          * satisfied
5761                          */
5762                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5763                                                                 size_pages);
5764                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5765                         if (!kernelcore_remaining)
5766                                 break;
5767                 }
5768         }
5769
5770         /*
5771          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5772          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5773          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5774          * satisfied
5775          */
5776         usable_nodes--;
5777         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5778                 goto restart;
5779
5780 out2:
5781         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5782         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5783                 zone_movable_pfn[nid] =
5784                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5785
5786 out:
5787         /* restore the node_state */
5788         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5789 }
5790
5791 /* Any regular or high memory on that node ? */
5792 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5793 {
5794         enum zone_type zone_type;
5795
5796         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5797                 return;
5798
5799         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5800                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5801                 if (populated_zone(zone)) {
5802                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5803                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5804                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5805                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5806                         break;
5807                 }
5808         }
5809 }
5810
5811 /**
5812  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5813  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5814  *
5815  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5816  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5817  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5818  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5819  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5820  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5821  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5822  * at arch_max_dma_pfn.
5823  */
5824 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5825 {
5826         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5827         int i, nid;
5828
5829         /* Record where the zone boundaries are */
5830         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5831                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5832         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5833                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5834         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5835         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5836         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5837                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5838                         continue;
5839                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5840                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5841                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5842                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5843         }
5844         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5845         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5846
5847         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5848         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5849         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5850
5851         /* Print out the zone ranges */
5852         pr_info("Zone ranges:\n");
5853         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5854                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5855                         continue;
5856                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5857                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5858                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5859                         pr_cont("empty\n");
5860                 else
5861                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5862                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5863                                         << PAGE_SHIFT,
5864                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5865                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5866         }
5867
5868         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5869         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5870         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5871                 if (zone_movable_pfn[i])
5872                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5873                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5874         }
5875
5876         /* Print out the early node map */
5877         pr_info("Early memory node ranges\n");
5878         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5879                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5880                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5881                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5882
5883         /* Initialise every node */
5884         mminit_verify_pageflags_layout();
5885         setup_nr_node_ids();
5886         for_each_online_node(nid) {
5887                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5888                 free_area_init_node(nid, NULL,
5889                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5890
5891                 /* Any memory on that node */
5892                 if (pgdat->node_present_pages)
5893                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5894                 check_for_memory(pgdat, nid);
5895         }
5896 }
5897
5898 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5899 {
5900         unsigned long long coremem;
5901         if (!p)
5902                 return -EINVAL;
5903
5904         coremem = memparse(p, &p);
5905         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5906
5907         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5908         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5909
5910         return 0;
5911 }
5912
5913 /*
5914  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5915  * cannot be reclaimed or migrated.
5916  */
5917 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5918 {
5919         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5920 }
5921
5922 /*
5923  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5924  * can be reclaimed or migrated.
5925  */
5926 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5927 {
5928         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5929 }
5930
5931 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5932 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5933
5934 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5935
5936 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5937 {
5938         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5939         page_zone(page)->managed_pages += count;
5940         totalram_pages += count;
5941 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5942         if (PageHighMem(page))
5943                 totalhigh_pages += count;
5944 #endif
5945         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5946 }
5947 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5948
5949 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5950 {
5951         void *pos;
5952         unsigned long pages = 0;
5953
5954         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5955         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5956         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5957                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5958                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5959                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5960         }
5961
5962         if (pages && s)
5963                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5964                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5965
5966         return pages;
5967 }
5968 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5969
5970 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5971 void free_highmem_page(struct page *page)
5972 {
5973         __free_reserved_page(page);
5974         totalram_pages++;
5975         page_zone(page)->managed_pages++;
5976         totalhigh_pages++;
5977 }
5978 #endif
5979
5980
5981 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5982 {
5983         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5984         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5985
5986         physpages = get_num_physpages();
5987         codesize = _etext - _stext;
5988         datasize = _edata - _sdata;
5989         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5990         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5991         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5992         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5993
5994         /*
5995          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5996          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5997          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5998          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5999          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6000          */
6001 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6002         do { \
6003                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6004                         size -= adj; \
6005         } while (0)
6006
6007         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6008                      _sinittext, init_code_size);
6009         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6010         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6011         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6012         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6013
6014 #undef  adj_init_size
6015
6016         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6017                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6018                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6019 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6020                ", %luK highmem"
6021 #endif
6022                "%s%s)\n",
6023                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6024                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6025                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6026                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6027                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6028 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6029                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6030 #endif
6031                str ? ", " : "", str ? str : "");
6032 }
6033
6034 /**
6035  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6036  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6037  *
6038  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6039  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6040  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6041  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6042  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6043  * smaller per-cpu batchsize.
6044  */
6045 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6046 {
6047         dma_reserve = new_dma_reserve;
6048 }
6049
6050 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6051 {
6052         free_area_init_node(0, zones_size,
6053                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6054 }
6055
6056 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6057                                  unsigned long action, void *hcpu)
6058 {
6059         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6060
6061         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6062                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6063                 drain_pages(cpu);
6064
6065                 /*
6066                  * Spill the event counters of the dead processor
6067                  * into the current processors event counters.
6068                  * This artificially elevates the count of the current
6069                  * processor.
6070                  */
6071                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6072
6073                 /*
6074                  * Zero the differential counters of the dead processor
6075                  * so that the vm statistics are consistent.
6076                  *
6077                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6078                  * race with what we are doing.
6079                  */
6080                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6081         }
6082         return NOTIFY_OK;
6083 }
6084
6085 void __init page_alloc_init(void)
6086 {
6087         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6088 }
6089
6090 /*
6091  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6092  *      or min_free_kbytes changes.
6093  */
6094 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6095 {
6096         struct pglist_data *pgdat;
6097         unsigned long reserve_pages = 0;
6098         enum zone_type i, j;
6099
6100         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6101                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6102                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6103                         long max = 0;
6104
6105                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6106                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6107                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6108                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6109                         }
6110
6111                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6112                         max += high_wmark_pages(zone);
6113
6114                         if (max > zone->managed_pages)
6115                                 max = zone->managed_pages;
6116                         reserve_pages += max;
6117                         /*
6118                          * Lowmem reserves are not available to
6119                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
6120                          * kswapd tries to balance zones to their high
6121                          * watermark.  As a result, neither should be
6122                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
6123                          * situation where reclaim has to clean pages
6124                          * in order to balance the zones.
6125                          */
6126                         zone->dirty_balance_reserve = max;
6127                 }
6128         }
6129         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
6130         totalreserve_pages = reserve_pages;
6131 }
6132
6133 /*
6134  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6135  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6136  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6137  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6138  */
6139 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6140 {
6141         struct pglist_data *pgdat;
6142         enum zone_type j, idx;
6143
6144         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6145                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6146                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6147                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6148
6149                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6150
6151                         idx = j;
6152                         while (idx) {
6153                                 struct zone *lower_zone;
6154
6155                                 idx--;
6156
6157                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6158                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6159
6160                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6161                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6162                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6163                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6164                         }
6165                 }
6166         }
6167
6168         /* update totalreserve_pages */
6169         calculate_totalreserve_pages();
6170 }
6171
6172 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6173 {
6174         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6175         unsigned long lowmem_pages = 0;
6176         struct zone *zone;
6177         unsigned long flags;
6178
6179         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6180         for_each_zone(zone) {
6181                 if (!is_highmem(zone))
6182                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6183         }
6184
6185         for_each_zone(zone) {
6186                 u64 tmp;
6187
6188                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6189                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6190                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6191                 if (is_highmem(zone)) {
6192                         /*
6193                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6194                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6195                          * value here.
6196                          *
6197                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6198                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6199                          * not be capped for highmem.
6200                          */
6201                         unsigned long min_pages;
6202
6203                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6204                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6205                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6206                 } else {
6207                         /*
6208                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6209                          * proportionate to the zone's size.
6210                          */
6211                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6212                 }
6213
6214                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6215                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6216
6217                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6218                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6219                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6220
6221                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
6222                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6223         }
6224
6225         /* update totalreserve_pages */
6226         calculate_totalreserve_pages();
6227 }
6228
6229 /**
6230  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6231  * or when memory is hot-{added|removed}
6232  *
6233  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6234  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6235  */
6236 void setup_per_zone_wmarks(void)
6237 {
6238         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6239         __setup_per_zone_wmarks();
6240         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6241 }
6242
6243 /*
6244  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6245  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6246  * to be referenced again before it is swapped out.
6247  *
6248  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6249  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6250  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6251  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6252  *
6253  * total     target    max
6254  * memory    ratio     inactive anon
6255  * -------------------------------------
6256  *   10MB       1         5MB
6257  *  100MB       1        50MB
6258  *    1GB       3       250MB
6259  *   10GB      10       0.9GB
6260  *  100GB      31         3GB
6261  *    1TB     101        10GB
6262  *   10TB     320        32GB
6263  */
6264 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6265 {
6266         unsigned int gb, ratio;
6267
6268         /* Zone size in gigabytes */
6269         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6270         if (gb)
6271                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6272         else
6273                 ratio = 1;
6274
6275         zone->inactive_ratio = ratio;
6276 }
6277
6278 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6279 {
6280         struct zone *zone;
6281
6282         for_each_zone(zone)
6283                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6284 }
6285
6286 /*
6287  * Initialise min_free_kbytes.
6288  *
6289  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6290  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6291  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6292  *
6293  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6294  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6295  *
6296  * which yields
6297  *
6298  * 16MB:        512k
6299  * 32MB:        724k
6300  * 64MB:        1024k
6301  * 128MB:       1448k
6302  * 256MB:       2048k
6303  * 512MB:       2896k
6304  * 1024MB:      4096k
6305  * 2048MB:      5792k
6306  * 4096MB:      8192k
6307  * 8192MB:      11584k
6308  * 16384MB:     16384k
6309  */
6310 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6311 {
6312         unsigned long lowmem_kbytes;
6313         int new_min_free_kbytes;
6314
6315         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6316         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6317
6318         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6319                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6320                 if (min_free_kbytes < 128)
6321                         min_free_kbytes = 128;
6322                 if (min_free_kbytes > 65536)
6323                         min_free_kbytes = 65536;
6324         } else {
6325                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6326                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6327         }
6328         setup_per_zone_wmarks();
6329         refresh_zone_stat_thresholds();
6330         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6331         setup_per_zone_inactive_ratio();
6332         return 0;
6333 }
6334 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6335
6336 /*
6337  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6338  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6339  *      changes.
6340  */
6341 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6342         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6343 {
6344         int rc;
6345
6346         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6347         if (rc)
6348                 return rc;
6349
6350         if (write) {
6351                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6352                 setup_per_zone_wmarks();
6353         }
6354         return 0;
6355 }
6356
6357 #ifdef CONFIG_NUMA
6358 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6359         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6360 {
6361         struct zone *zone;
6362         int rc;
6363
6364         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6365         if (rc)
6366                 return rc;
6367
6368         for_each_zone(zone)
6369                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6370                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6371         return 0;
6372 }
6373
6374 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6375         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6376 {
6377         struct zone *zone;
6378         int rc;
6379
6380         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6381         if (rc)
6382                 return rc;
6383
6384         for_each_zone(zone)
6385                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6386                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6387         return 0;
6388 }
6389 #endif
6390
6391 /*
6392  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6393  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6394  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6395  *
6396  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6397  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6398  * if in function of the boot time zone sizes.
6399  */
6400 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6401         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6402 {
6403         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6404         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6405         return 0;
6406 }
6407
6408 /*
6409  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6410  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6411  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6412  */
6413 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6414         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6415 {
6416         struct zone *zone;
6417         int old_percpu_pagelist_fraction;
6418         int ret;
6419
6420         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6421         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6422
6423         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6424         if (!write || ret < 0)
6425                 goto out;
6426
6427         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6428         if (percpu_pagelist_fraction &&
6429             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6430                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6431                 ret = -EINVAL;
6432                 goto out;
6433         }
6434
6435         /* No change? */
6436         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6437                 goto out;
6438
6439         for_each_populated_zone(zone) {
6440                 unsigned int cpu;
6441
6442                 for_each_possible_cpu(cpu)
6443                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6444                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6445         }
6446 out:
6447         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6448         return ret;
6449 }
6450
6451 #ifdef CONFIG_NUMA
6452 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6453
6454 static int __init set_hashdist(char *str)
6455 {
6456         if (!str)
6457                 return 0;
6458         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6459         return 1;
6460 }
6461 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6462 #endif
6463
6464 /*
6465  * allocate a large system hash table from bootmem
6466  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6467  *   quantity of entries
6468  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6469  */
6470 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6471                                      unsigned long bucketsize,
6472                                      unsigned long numentries,
6473                                      int scale,
6474                                      int flags,
6475                                      unsigned int *_hash_shift,
6476                                      unsigned int *_hash_mask,
6477                                      unsigned long low_limit,
6478                                      unsigned long high_limit)
6479 {
6480         unsigned long long max = high_limit;
6481         unsigned long log2qty, size;
6482         void *table = NULL;
6483
6484         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6485         if (!numentries) {
6486                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6487                 numentries = nr_kernel_pages;
6488
6489                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6490                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6491                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6492
6493                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6494                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6495                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6496                 else
6497                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6498
6499                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6500                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6501                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6502                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6503                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6504                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6505                                 BUG_ON(!numentries);
6506                         }
6507                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6508                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6509         }
6510         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6511
6512         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6513         if (max == 0) {
6514                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6515                 do_div(max, bucketsize);
6516         }
6517         max = min(max, 0x80000000ULL);
6518
6519         if (numentries < low_limit)
6520                 numentries = low_limit;
6521         if (numentries > max)
6522                 numentries = max;
6523
6524         log2qty = ilog2(numentries);
6525
6526         do {
6527                 size = bucketsize << log2qty;
6528                 if (flags & HASH_EARLY)
6529                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6530                 else if (hashdist)
6531                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6532                 else {
6533                         /*
6534                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6535                          * some pages at the end of hash table which
6536                          * alloc_pages_exact() automatically does
6537                          */
6538                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6539                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6540                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6541                         }
6542                 }
6543         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6544
6545         if (!table)
6546                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6547
6548         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6549                tablename,
6550                (1UL << log2qty),
6551                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6552                size);
6553
6554         if (_hash_shift)
6555                 *_hash_shift = log2qty;
6556         if (_hash_mask)
6557                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6558
6559         return table;
6560 }
6561
6562 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6563 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6564                                                         unsigned long pfn)
6565 {
6566 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6567         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6568 #else
6569         return zone->pageblock_flags;
6570 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6571 }
6572
6573 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6574 {
6575 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6576         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6577         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6578 #else
6579         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6580         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6581 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6582 }
6583
6584 /**
6585  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6586  * @page: The page within the block of interest
6587  * @pfn: The target page frame number
6588  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6589  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6590  *
6591  * Return: pageblock_bits flags
6592  */
6593 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6594                                         unsigned long end_bitidx,
6595                                         unsigned long mask)
6596 {
6597         struct zone *zone;
6598         unsigned long *bitmap;
6599         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6600         unsigned long word;
6601
6602         zone = page_zone(page);
6603         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6604         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6605         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6606         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6607
6608         word = bitmap[word_bitidx];
6609         bitidx += end_bitidx;
6610         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6611 }
6612
6613 /**
6614  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6615  * @page: The page within the block of interest
6616  * @flags: The flags to set
6617  * @pfn: The target page frame number
6618  * @end_bitidx: The last bit of interest
6619  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6620  */
6621 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6622                                         unsigned long pfn,
6623                                         unsigned long end_bitidx,
6624                                         unsigned long mask)
6625 {
6626         struct zone *zone;
6627         unsigned long *bitmap;
6628         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6629         unsigned long old_word, word;
6630
6631         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6632
6633         zone = page_zone(page);
6634         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6635         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6636         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6637         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6638
6639         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6640
6641         bitidx += end_bitidx;
6642         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6643         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6644
6645         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6646         for (;;) {
6647                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6648                 if (word == old_word)
6649                         break;
6650                 word = old_word;
6651         }
6652 }
6653
6654 /*
6655  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6656  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6657  *
6658  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6659  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6660  * expect this function should be exact.
6661  */
6662 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6663                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6664 {
6665         unsigned long pfn, iter, found;
6666         int mt;
6667
6668         /*
6669          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6670          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6671          */
6672         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6673                 return false;
6674         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6675         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6676                 return false;
6677
6678         pfn = page_to_pfn(page);
6679         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6680                 unsigned long check = pfn + iter;
6681
6682                 if (!pfn_valid_within(check))
6683                         continue;
6684
6685                 page = pfn_to_page(check);
6686
6687                 /*
6688                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6689                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6690                  * handle each tail page individually in migration.
6691                  */
6692                 if (PageHuge(page)) {
6693                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6694                         continue;
6695                 }
6696
6697                 /*
6698                  * We can't use page_count without pin a page
6699                  * because another CPU can free compound page.
6700                  * This check already skips compound tails of THP
6701                  * because their page->_count is zero at all time.
6702                  */
6703                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6704                         if (PageBuddy(page))
6705                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6706                         continue;
6707                 }
6708
6709                 /*
6710                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6711                  * page_count() is not 0.
6712                  */
6713                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6714                         continue;
6715
6716                 if (!PageLRU(page))
6717                         found++;
6718                 /*
6719                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6720                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6721                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6722                  */
6723                 /*
6724                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6725                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6726                  *
6727                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6728                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6729                  * page at boot.
6730                  */
6731                 if (found > count)
6732                         return true;
6733         }
6734         return false;
6735 }
6736
6737 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6738 {
6739         struct zone *zone;
6740         unsigned long pfn;
6741
6742         /*
6743          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6744          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6745          * the zone but still within the section.
6746          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6747          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6748          */
6749         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6750                 return false;
6751
6752         zone = page_zone(page);
6753         pfn = page_to_pfn(page);
6754         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6755                 return false;
6756
6757         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6758 }
6759
6760 #ifdef CONFIG_CMA
6761
6762 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6763 {
6764         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6765                              pageblock_nr_pages) - 1);
6766 }
6767
6768 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6769 {
6770         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6771                                 pageblock_nr_pages));
6772 }
6773
6774 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6775 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6776                                         unsigned long start, unsigned long end)
6777 {
6778         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6779         unsigned long nr_reclaimed;
6780         unsigned long pfn = start;
6781         unsigned int tries = 0;
6782         int ret = 0;
6783
6784         migrate_prep();
6785
6786         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6787                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6788                         ret = -EINTR;
6789                         break;
6790                 }
6791
6792                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6793                         cc->nr_migratepages = 0;
6794                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6795                         if (!pfn) {
6796                                 ret = -EINTR;
6797                                 break;
6798                         }
6799                         tries = 0;
6800                 } else if (++tries == 5) {
6801                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6802                         break;
6803                 }
6804
6805                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6806                                                         &cc->migratepages);
6807                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6808
6809                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6810                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6811         }
6812         if (ret < 0) {
6813                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6814                 return ret;
6815         }
6816         return 0;
6817 }
6818
6819 /**
6820  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6821  * @start:      start PFN to allocate
6822  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6823  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6824  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6825  *                      in range must have the same migratetype and it must
6826  *                      be either of the two.
6827  *
6828  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6829  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6830  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6831  * pages fall in.
6832  *
6833  * The PFN range must belong to a single zone.
6834  *
6835  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6836  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6837  * need to be freed with free_contig_range().
6838  */
6839 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6840                        unsigned migratetype)
6841 {
6842         unsigned long outer_start, outer_end;
6843         int ret = 0, order;
6844
6845         struct compact_control cc = {
6846                 .nr_migratepages = 0,
6847                 .order = -1,
6848                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6849                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6850                 .ignore_skip_hint = true,
6851         };
6852         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6853
6854         /*
6855          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6856          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6857          * have different sizes, and due to the way page allocator
6858          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6859          * that page allocator won't try to merge buddies from
6860          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6861          * other migration type.
6862          *
6863          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6864          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6865          * we are interested in).  This will put all the pages in
6866          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6867          *
6868          * When this is done, we take the pages in range from page
6869          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6870          * page allocator will never consider using them.
6871          *
6872          * This lets us mark the pageblocks back as
6873          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6874          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6875          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6876          */
6877
6878         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6879                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6880                                        false);
6881         if (ret)
6882                 return ret;
6883
6884         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6885         if (ret)
6886                 goto done;
6887
6888         /*
6889          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6890          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6891          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6892          * What we are going to do is to allocate all pages from
6893          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6894          *
6895          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6896          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6897          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6898          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6899          * once this is done free the pages we are not interested in.
6900          *
6901          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6902          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6903          */
6904
6905         lru_add_drain_all();
6906         drain_all_pages(cc.zone);
6907
6908         order = 0;
6909         outer_start = start;
6910         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6911                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6912                         ret = -EBUSY;
6913                         goto done;
6914                 }
6915                 outer_start &= ~0UL << order;
6916         }
6917
6918         /* Make sure the range is really isolated. */
6919         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6920                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6921                         __func__, outer_start, end);
6922                 ret = -EBUSY;
6923                 goto done;
6924         }
6925
6926         /* Grab isolated pages from freelists. */
6927         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6928         if (!outer_end) {
6929                 ret = -EBUSY;
6930                 goto done;
6931         }
6932
6933         /* Free head and tail (if any) */
6934         if (start != outer_start)
6935                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6936         if (end != outer_end)
6937                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6938
6939 done:
6940         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6941                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6942         return ret;
6943 }
6944
6945 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6946 {
6947         unsigned int count = 0;
6948
6949         for (; nr_pages--; pfn++) {
6950                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6951
6952                 count += page_count(page) != 1;
6953                 __free_page(page);
6954         }
6955         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6956 }
6957 #endif
6958
6959 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6960 /*
6961  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6962  * page high values need to be recalulated.
6963  */
6964 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6965 {
6966         unsigned cpu;
6967         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6968         for_each_possible_cpu(cpu)
6969                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6970                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6971         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6972 }
6973 #endif
6974
6975 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6976 {
6977         unsigned long flags;
6978         int cpu;
6979         struct per_cpu_pageset *pset;
6980
6981         /* avoid races with drain_pages()  */
6982         local_irq_save(flags);
6983         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6984                 for_each_online_cpu(cpu) {
6985                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6986                         drain_zonestat(zone, pset);
6987                 }
6988                 free_percpu(zone->pageset);
6989                 zone->pageset = &boot_pageset;
6990         }
6991         local_irq_restore(flags);
6992 }
6993
6994 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6995 /*
6996  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6997  */
6998 void
6999 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7000 {
7001         struct page *page;
7002         struct zone *zone;
7003         unsigned int order, i;
7004         unsigned long pfn;
7005         unsigned long flags;
7006         /* find the first valid pfn */
7007         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7008                 if (pfn_valid(pfn))
7009                         break;
7010         if (pfn == end_pfn)
7011                 return;
7012         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7013         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7014         pfn = start_pfn;
7015         while (pfn < end_pfn) {
7016                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7017                         pfn++;
7018                         continue;
7019                 }
7020                 page = pfn_to_page(pfn);
7021                 /*
7022                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7023                  * page_count() is not 0.
7024                  */
7025                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7026                         pfn++;
7027                         SetPageReserved(page);
7028                         continue;
7029                 }
7030
7031                 BUG_ON(page_count(page));
7032                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7033                 order = page_order(page);
7034 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7035                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7036                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7037 #endif
7038                 list_del(&page->lru);
7039                 rmv_page_order(page);
7040                 zone->free_area[order].nr_free--;
7041                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7042                         SetPageReserved((page+i));
7043                 pfn += (1 << order);
7044         }
7045         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7046 }
7047 #endif
7048
7049 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7050 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7051 {
7052         struct zone *zone = page_zone(page);
7053         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7054         unsigned long flags;
7055         unsigned int order;
7056
7057         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7058         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7059                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7060
7061                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7062                         break;
7063         }
7064         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7065
7066         return order < MAX_ORDER;
7067 }
7068 #endif