Merge tag 'v4.4.46' into linux-linaro-lsk-v4.4
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65
66 #include <asm/sections.h>
67 #include <asm/tlbflush.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include "internal.h"
70
71 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
72 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
73 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
74
75 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
76 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
77 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
78 #endif
79
80 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
81 /*
82  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
83  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
84  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
85  * defined in <linux/topology.h>.
86  */
87 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
88 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
89 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
90 #endif
91
92 /*
93  * Array of node states.
94  */
95 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
96         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
97         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifndef CONFIG_NUMA
99         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
104         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif
106         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
107 #endif  /* NUMA */
108 };
109 EXPORT_SYMBOL(node_states);
110
111 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
112 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
113
114 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
117
118 int percpu_pagelist_fraction;
119 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
120
121 /*
122  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
123  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
124  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
125  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
126  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
127  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
128  */
129 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
130 {
131         return page->index;
132 }
133
134 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
135 {
136         page->index = migratetype;
137 }
138
139 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
140 /*
141  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
142  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
143  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
144  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
145  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
146  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
147  */
148
149 static gfp_t saved_gfp_mask;
150
151 void pm_restore_gfp_mask(void)
152 {
153         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
154         if (saved_gfp_mask) {
155                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
156                 saved_gfp_mask = 0;
157         }
158 }
159
160 void pm_restrict_gfp_mask(void)
161 {
162         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
163         WARN_ON(saved_gfp_mask);
164         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
165         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
166 }
167
168 bool pm_suspended_storage(void)
169 {
170         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
171                 return false;
172         return true;
173 }
174 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
175
176 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
177 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
178 #endif
179
180 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
181
182 /*
183  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
184  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
185  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
186  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
187  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
188  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
189  *
190  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
191  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
192  */
193 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          256,
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          256,
199 #endif
200 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
201          32,
202 #endif
203          32,
204 };
205
206 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
207
208 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
210          "DMA",
211 #endif
212 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
213          "DMA32",
214 #endif
215          "Normal",
216 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
217          "HighMem",
218 #endif
219          "Movable",
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
221          "Device",
222 #endif
223 };
224
225 static void free_compound_page(struct page *page);
226 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
227         NULL,
228         free_compound_page,
229 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
230         free_huge_page,
231 #endif
232 };
233
234 int min_free_kbytes = 1024;
235 int user_min_free_kbytes = -1;
236
237 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
238 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
239 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
240
241 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
242 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
243 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
244 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
245 static unsigned long __initdata required_movablecore;
246 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
247
248 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
249 int movable_zone;
250 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
251 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
252
253 #if MAX_NUMNODES > 1
254 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
255 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
256 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
257 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
258 #endif
259
260 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
261
262 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
263 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
264 {
265         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
266 }
267
268 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
269 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
270 {
271         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
272
273         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
274                 return true;
275
276         return false;
277 }
278
279 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
280 {
281         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
282                 return true;
283
284         return false;
285 }
286
287 /*
288  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
289  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
290  */
291 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
292                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
293                                 unsigned long *nr_initialised)
294 {
295         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
296         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
297                 return true;
298
299         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
300         (*nr_initialised)++;
301         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
302             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
303                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
304                 return false;
305         }
306
307         return true;
308 }
309 #else
310 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
311 {
312 }
313
314 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
315 {
316         return false;
317 }
318
319 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
320 {
321         return false;
322 }
323
324 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
325                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
326                                 unsigned long *nr_initialised)
327 {
328         return true;
329 }
330 #endif
331
332
333 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
334 {
335         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
336                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
337                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
338
339         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
340                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
341 }
342
343 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
344 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
345 {
346         int ret = 0;
347         unsigned seq;
348         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
349         unsigned long sp, start_pfn;
350
351         do {
352                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
353                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
354                 sp = zone->spanned_pages;
355                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
356                         ret = 1;
357         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
358
359         if (ret)
360                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
361                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
362                         start_pfn, start_pfn + sp);
363
364         return ret;
365 }
366
367 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
368 {
369         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
370                 return 0;
371         if (zone != page_zone(page))
372                 return 0;
373
374         return 1;
375 }
376 /*
377  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
378  */
379 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
380 {
381         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
382                 return 1;
383         if (!page_is_consistent(zone, page))
384                 return 1;
385
386         return 0;
387 }
388 #else
389 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
390 {
391         return 0;
392 }
393 #endif
394
395 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
396                 unsigned long bad_flags)
397 {
398         static unsigned long resume;
399         static unsigned long nr_shown;
400         static unsigned long nr_unshown;
401
402         /* Don't complain about poisoned pages */
403         if (PageHWPoison(page)) {
404                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
405                 return;
406         }
407
408         /*
409          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
410          * or allow a steady drip of one report per second.
411          */
412         if (nr_shown == 60) {
413                 if (time_before(jiffies, resume)) {
414                         nr_unshown++;
415                         goto out;
416                 }
417                 if (nr_unshown) {
418                         printk(KERN_ALERT
419                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
420                                 nr_unshown);
421                         nr_unshown = 0;
422                 }
423                 nr_shown = 0;
424         }
425         if (nr_shown++ == 0)
426                 resume = jiffies + 60 * HZ;
427
428         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
429                 current->comm, page_to_pfn(page));
430         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
431
432         print_modules();
433         dump_stack();
434 out:
435         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
436         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
437         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
438 }
439
440 /*
441  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
442  *
443  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
444  *
445  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
446  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
447  *
448  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
449  * page destructors. See compound_page_dtors.
450  *
451  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
452  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
453  */
454
455 static void free_compound_page(struct page *page)
456 {
457         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
458 }
459
460 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
461 {
462         int i;
463         int nr_pages = 1 << order;
464
465         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
466         set_compound_order(page, order);
467         __SetPageHead(page);
468         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
469                 struct page *p = page + i;
470                 set_page_count(p, 0);
471                 set_compound_head(p, page);
472         }
473 }
474
475 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
476 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
477 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
478 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
479
480 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
481 {
482         if (!buf)
483                 return -EINVAL;
484
485         if (strcmp(buf, "on") == 0)
486                 _debug_pagealloc_enabled = true;
487
488         return 0;
489 }
490 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
491
492 static bool need_debug_guardpage(void)
493 {
494         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
495         if (!debug_pagealloc_enabled())
496                 return false;
497
498         return true;
499 }
500
501 static void init_debug_guardpage(void)
502 {
503         if (!debug_pagealloc_enabled())
504                 return;
505
506         _debug_guardpage_enabled = true;
507 }
508
509 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
510         .need = need_debug_guardpage,
511         .init = init_debug_guardpage,
512 };
513
514 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
515 {
516         unsigned long res;
517
518         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
519                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
520                 return 0;
521         }
522         _debug_guardpage_minorder = res;
523         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
524         return 0;
525 }
526 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
527
528 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
529                                 unsigned int order, int migratetype)
530 {
531         struct page_ext *page_ext;
532
533         if (!debug_guardpage_enabled())
534                 return;
535
536         page_ext = lookup_page_ext(page);
537         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
538
539         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
540         set_page_private(page, order);
541         /* Guard pages are not available for any usage */
542         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
543 }
544
545 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
546                                 unsigned int order, int migratetype)
547 {
548         struct page_ext *page_ext;
549
550         if (!debug_guardpage_enabled())
551                 return;
552
553         page_ext = lookup_page_ext(page);
554         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
555
556         set_page_private(page, 0);
557         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
558                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
559 }
560 #else
561 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
562 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
563                                 unsigned int order, int migratetype) {}
564 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
565                                 unsigned int order, int migratetype) {}
566 #endif
567
568 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
569 {
570         set_page_private(page, order);
571         __SetPageBuddy(page);
572 }
573
574 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
575 {
576         __ClearPageBuddy(page);
577         set_page_private(page, 0);
578 }
579
580 /*
581  * This function checks whether a page is free && is the buddy
582  * we can do coalesce a page and its buddy if
583  * (a) the buddy is not in a hole &&
584  * (b) the buddy is in the buddy system &&
585  * (c) a page and its buddy have the same order &&
586  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
587  *
588  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
589  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
590  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
591  * serialized by zone->lock.
592  *
593  * For recording page's order, we use page_private(page).
594  */
595 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
596                                                         unsigned int order)
597 {
598         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
599                 return 0;
600
601         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
602                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
603                         return 0;
604
605                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
606
607                 return 1;
608         }
609
610         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
611                 /*
612                  * zone check is done late to avoid uselessly
613                  * calculating zone/node ids for pages that could
614                  * never merge.
615                  */
616                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
617                         return 0;
618
619                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
620
621                 return 1;
622         }
623         return 0;
624 }
625
626 /*
627  * Freeing function for a buddy system allocator.
628  *
629  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
630  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
631  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
632  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
633  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
634  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
635  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
636  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
637  * parts of the VM system.
638  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
639  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
640  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
641  * field.
642  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
643  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
644  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
645  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
646  * triggers coalescing into a block of larger size.
647  *
648  * -- nyc
649  */
650
651 static inline void __free_one_page(struct page *page,
652                 unsigned long pfn,
653                 struct zone *zone, unsigned int order,
654                 int migratetype)
655 {
656         unsigned long page_idx;
657         unsigned long combined_idx;
658         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
659         struct page *buddy;
660         unsigned int max_order;
661
662         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
663
664         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
665         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
666
667         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
668         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
669                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
670
671         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
672
673         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
674         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
675
676 continue_merging:
677         while (order < max_order - 1) {
678                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
679                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
680                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
681                         goto done_merging;
682                 /*
683                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
684                  * merge with it and move up one order.
685                  */
686                 if (page_is_guard(buddy)) {
687                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
688                 } else {
689                         list_del(&buddy->lru);
690                         zone->free_area[order].nr_free--;
691                         rmv_page_order(buddy);
692                 }
693                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
694                 page = page + (combined_idx - page_idx);
695                 page_idx = combined_idx;
696                 order++;
697         }
698         if (max_order < MAX_ORDER) {
699                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
700                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
701                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
702                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
703                  *
704                  * We don't want to hit this code for the more frequent
705                  * low-order merging.
706                  */
707                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
708                         int buddy_mt;
709
710                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
711                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
712                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
713
714                         if (migratetype != buddy_mt
715                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
716                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
717                                 goto done_merging;
718                 }
719                 max_order++;
720                 goto continue_merging;
721         }
722
723 done_merging:
724         set_page_order(page, order);
725
726         /*
727          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
728          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
729          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
730          * that is happening, add the free page to the tail of the list
731          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
732          * as a higher order page
733          */
734         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
735                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
736                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
737                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
738                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
739                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
740                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
741                         list_add_tail(&page->lru,
742                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
743                         goto out;
744                 }
745         }
746
747         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
748 out:
749         zone->free_area[order].nr_free++;
750 }
751
752 static inline int free_pages_check(struct page *page)
753 {
754         const char *bad_reason = NULL;
755         unsigned long bad_flags = 0;
756
757         if (unlikely(page_mapcount(page)))
758                 bad_reason = "nonzero mapcount";
759         if (unlikely(page->mapping != NULL))
760                 bad_reason = "non-NULL mapping";
761         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
762                 bad_reason = "nonzero _count";
763         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
764                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
765                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
766         }
767 #ifdef CONFIG_MEMCG
768         if (unlikely(page->mem_cgroup))
769                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
770 #endif
771         if (unlikely(bad_reason)) {
772                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
773                 return 1;
774         }
775         page_cpupid_reset_last(page);
776         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
777                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
778         return 0;
779 }
780
781 /*
782  * Frees a number of pages from the PCP lists
783  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
784  * count is the number of pages to free.
785  *
786  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
787  * see if this freeing clears that state.
788  *
789  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
790  * pinned" detection logic.
791  */
792 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
793                                         struct per_cpu_pages *pcp)
794 {
795         int migratetype = 0;
796         int batch_free = 0;
797         int to_free = count;
798         unsigned long nr_scanned;
799
800         spin_lock(&zone->lock);
801         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
802         if (nr_scanned)
803                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
804
805         while (to_free) {
806                 struct page *page;
807                 struct list_head *list;
808
809                 /*
810                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
811                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
812                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
813                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
814                  * lists
815                  */
816                 do {
817                         batch_free++;
818                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
819                                 migratetype = 0;
820                         list = &pcp->lists[migratetype];
821                 } while (list_empty(list));
822
823                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
824                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
825                         batch_free = to_free;
826
827                 do {
828                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
829
830                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
831                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
832                         list_del(&page->lru);
833
834                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
835                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
836                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
837                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
838                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
839                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
840
841                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
842                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
843                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
844         }
845         spin_unlock(&zone->lock);
846 }
847
848 static void free_one_page(struct zone *zone,
849                                 struct page *page, unsigned long pfn,
850                                 unsigned int order,
851                                 int migratetype)
852 {
853         unsigned long nr_scanned;
854         spin_lock(&zone->lock);
855         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
856         if (nr_scanned)
857                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
858
859         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
860                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
861                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
862         }
863         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
864         spin_unlock(&zone->lock);
865 }
866
867 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
868 {
869         int ret = 1;
870
871         /*
872          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
873          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
874          */
875         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
876
877         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
878                 ret = 0;
879                 goto out;
880         }
881         if (unlikely(!PageTail(page))) {
882                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
883                 goto out;
884         }
885         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
886                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
887                 goto out;
888         }
889         ret = 0;
890 out:
891         clear_compound_head(page);
892         return ret;
893 }
894
895 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
896                                 unsigned long zone, int nid)
897 {
898         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
899         init_page_count(page);
900         page_mapcount_reset(page);
901         page_cpupid_reset_last(page);
902
903         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
904 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
905         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
906         if (!is_highmem_idx(zone))
907                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
908 #endif
909 }
910
911 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
912                                         int nid)
913 {
914         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
915 }
916
917 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
918 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
919 {
920         pg_data_t *pgdat;
921         int nid, zid;
922
923         if (!early_page_uninitialised(pfn))
924                 return;
925
926         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
927         pgdat = NODE_DATA(nid);
928
929         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
930                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
931
932                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
933                         break;
934         }
935         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
936 }
937 #else
938 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
939 {
940 }
941 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
942
943 /*
944  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
945  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
946  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
947  * sent to the buddy page allocator.
948  */
949 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
950 {
951         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
952         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
953
954         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
955                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
956                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
957
958                         init_reserved_page(start_pfn);
959
960                         /* Avoid false-positive PageTail() */
961                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
962
963                         SetPageReserved(page);
964                 }
965         }
966 }
967
968 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
969 {
970         bool compound = PageCompound(page);
971         int i, bad = 0;
972
973         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
974         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
975
976         trace_mm_page_free(page, order);
977         kmemcheck_free_shadow(page, order);
978         kasan_free_pages(page, order);
979
980         if (PageAnon(page))
981                 page->mapping = NULL;
982         bad += free_pages_check(page);
983         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
984                 if (compound)
985                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
986                 bad += free_pages_check(page + i);
987         }
988         if (bad)
989                 return false;
990
991         reset_page_owner(page, order);
992
993         if (!PageHighMem(page)) {
994                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
995                                            PAGE_SIZE << order);
996                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
997                                            PAGE_SIZE << order);
998         }
999         arch_free_page(page, order);
1000         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1001
1002         return true;
1003 }
1004
1005 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1006 {
1007         unsigned long flags;
1008         int migratetype;
1009         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1010
1011         if (!free_pages_prepare(page, order))
1012                 return;
1013
1014         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1015         local_irq_save(flags);
1016         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1017         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1018         local_irq_restore(flags);
1019 }
1020
1021 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1022                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1023 {
1024         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1025         struct page *p = page;
1026         unsigned int loop;
1027
1028         prefetchw(p);
1029         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1030                 prefetchw(p + 1);
1031                 __ClearPageReserved(p);
1032                 set_page_count(p, 0);
1033         }
1034         __ClearPageReserved(p);
1035         set_page_count(p, 0);
1036
1037         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1038         set_page_refcounted(page);
1039         __free_pages(page, order);
1040 }
1041
1042 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1043         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1044
1045 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1046
1047 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1048 {
1049         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1050         int nid;
1051
1052         spin_lock(&early_pfn_lock);
1053         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1054         if (nid < 0)
1055                 nid = first_online_node;
1056         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1057
1058         return nid;
1059 }
1060 #endif
1061
1062 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1063 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1064                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1065 {
1066         int nid;
1067
1068         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1069         if (nid >= 0 && nid != node)
1070                 return false;
1071         return true;
1072 }
1073
1074 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1075 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1076 {
1077         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1078 }
1079
1080 #else
1081
1082 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1083 {
1084         return true;
1085 }
1086 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1087                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1088 {
1089         return true;
1090 }
1091 #endif
1092
1093
1094 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1095                                                         unsigned int order)
1096 {
1097         if (early_page_uninitialised(pfn))
1098                 return;
1099         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1100 }
1101
1102 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1103 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1104                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1105 {
1106         int i;
1107
1108         if (!page)
1109                 return;
1110
1111         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1112         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1113             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1114                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1115                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1116                 return;
1117         }
1118
1119         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1120                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1121 }
1122
1123 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1124 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1125 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1126
1127 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1128 {
1129         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1130                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1131 }
1132
1133 /* Initialise remaining memory on a node */
1134 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1135 {
1136         pg_data_t *pgdat = data;
1137         int nid = pgdat->node_id;
1138         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1139         unsigned long start = jiffies;
1140         unsigned long nr_pages = 0;
1141         unsigned long walk_start, walk_end;
1142         int i, zid;
1143         struct zone *zone;
1144         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1145         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1146
1147         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1148                 pgdat_init_report_one_done();
1149                 return 0;
1150         }
1151
1152         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1153         if (!cpumask_empty(cpumask))
1154                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1155
1156         /* Sanity check boundaries */
1157         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1158         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1159         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1160
1161         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1162         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1163                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1164                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1165                         break;
1166         }
1167
1168         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1169                 unsigned long pfn, end_pfn;
1170                 struct page *page = NULL;
1171                 struct page *free_base_page = NULL;
1172                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1173                 int nr_to_free = 0;
1174
1175                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1176                 pfn = first_init_pfn;
1177                 if (pfn < walk_start)
1178                         pfn = walk_start;
1179                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1180                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1181
1182                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1183                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1184                                 goto free_range;
1185
1186                         /*
1187                          * Ensure pfn_valid is checked every
1188                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1189                          */
1190                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1191                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1192                                         page = NULL;
1193                                         goto free_range;
1194                                 }
1195                         }
1196
1197                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1198                                 page = NULL;
1199                                 goto free_range;
1200                         }
1201
1202                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1203                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1204                                 page++;
1205                         } else {
1206                                 nr_pages += nr_to_free;
1207                                 deferred_free_range(free_base_page,
1208                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1209                                 free_base_page = NULL;
1210                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1211
1212                                 page = pfn_to_page(pfn);
1213                                 cond_resched();
1214                         }
1215
1216                         if (page->flags) {
1217                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1218                                 goto free_range;
1219                         }
1220
1221                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1222                         if (!free_base_page) {
1223                                 free_base_page = page;
1224                                 free_base_pfn = pfn;
1225                                 nr_to_free = 0;
1226                         }
1227                         nr_to_free++;
1228
1229                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1230                         continue;
1231 free_range:
1232                         /* Free the current block of pages to allocator */
1233                         nr_pages += nr_to_free;
1234                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1235                                                                 nr_to_free);
1236                         free_base_page = NULL;
1237                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1238                 }
1239
1240                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1241         }
1242
1243         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1244         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1245
1246         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1247                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1248
1249         pgdat_init_report_one_done();
1250         return 0;
1251 }
1252
1253 void __init page_alloc_init_late(void)
1254 {
1255         int nid;
1256
1257         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1258         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1259         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1260                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1261         }
1262
1263         /* Block until all are initialised */
1264         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1265
1266         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1267         files_maxfiles_init();
1268 }
1269 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1270
1271 #ifdef CONFIG_CMA
1272 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1273 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1274 {
1275         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1276         struct page *p = page;
1277
1278         do {
1279                 __ClearPageReserved(p);
1280                 set_page_count(p, 0);
1281         } while (++p, --i);
1282
1283         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1284
1285         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1286                 i = pageblock_nr_pages;
1287                 p = page;
1288                 do {
1289                         set_page_refcounted(p);
1290                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1291                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1292                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1293         } else {
1294                 set_page_refcounted(page);
1295                 __free_pages(page, pageblock_order);
1296         }
1297
1298         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1299 }
1300 #endif
1301
1302 /*
1303  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1304  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1305  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1306  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1307  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1308  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1309  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1310  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1311  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1312  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1313  *
1314  * -- nyc
1315  */
1316 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1317         int low, int high, struct free_area *area,
1318         int migratetype)
1319 {
1320         unsigned long size = 1 << high;
1321
1322         while (high > low) {
1323                 area--;
1324                 high--;
1325                 size >>= 1;
1326                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1327
1328                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1329                         debug_guardpage_enabled() &&
1330                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1331                         /*
1332                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1333                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1334                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1335                          * pages will stay not present in virtual address space
1336                          */
1337                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1338                         continue;
1339                 }
1340                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1341                 area->nr_free++;
1342                 set_page_order(&page[size], high);
1343         }
1344 }
1345
1346 /*
1347  * This page is about to be returned from the page allocator
1348  */
1349 static inline int check_new_page(struct page *page)
1350 {
1351         const char *bad_reason = NULL;
1352         unsigned long bad_flags = 0;
1353
1354         if (unlikely(page_mapcount(page)))
1355                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1356         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1357                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1358         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1359                 bad_reason = "nonzero _count";
1360         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1361                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1362                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1363         }
1364         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1365                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1366                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1367         }
1368 #ifdef CONFIG_MEMCG
1369         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1370                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1371 #endif
1372         if (unlikely(bad_reason)) {
1373                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1374                 return 1;
1375         }
1376         return 0;
1377 }
1378
1379 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1380                                                                 int alloc_flags)
1381 {
1382         int i;
1383
1384         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1385                 struct page *p = page + i;
1386                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1387                         return 1;
1388         }
1389
1390         set_page_private(page, 0);
1391         set_page_refcounted(page);
1392
1393         arch_alloc_page(page, order);
1394         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1395         kasan_alloc_pages(page, order);
1396
1397         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1398                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1399                         clear_highpage(page + i);
1400
1401         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1402                 prep_compound_page(page, order);
1403
1404         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1405
1406         /*
1407          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1408          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1409          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1410          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1411          */
1412         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1413                 set_page_pfmemalloc(page);
1414         else
1415                 clear_page_pfmemalloc(page);
1416
1417         return 0;
1418 }
1419
1420 /*
1421  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1422  * the smallest available page from the freelists
1423  */
1424 static inline
1425 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1426                                                 int migratetype)
1427 {
1428         unsigned int current_order;
1429         struct free_area *area;
1430         struct page *page;
1431
1432         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1433         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1434                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1435                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1436                         continue;
1437
1438                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1439                                                         struct page, lru);
1440                 list_del(&page->lru);
1441                 rmv_page_order(page);
1442                 area->nr_free--;
1443                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1444                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1445                 return page;
1446         }
1447
1448         return NULL;
1449 }
1450
1451
1452 /*
1453  * This array describes the order lists are fallen back to when
1454  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1455  */
1456 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1457         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1458         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1459         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1460 #ifdef CONFIG_CMA
1461         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1462 #endif
1463 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1464         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1465 #endif
1466 };
1467
1468 #ifdef CONFIG_CMA
1469 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1470                                         unsigned int order)
1471 {
1472         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1473 }
1474 #else
1475 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1476                                         unsigned int order) { return NULL; }
1477 #endif
1478
1479 /*
1480  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1481  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1482  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1483  */
1484 int move_freepages(struct zone *zone,
1485                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1486                           int migratetype)
1487 {
1488         struct page *page;
1489         unsigned int order;
1490         int pages_moved = 0;
1491
1492 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1493         /*
1494          * page_zone is not safe to call in this context when
1495          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1496          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1497          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1498          * grouping pages by mobility
1499          */
1500         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1501 #endif
1502
1503         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1504                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1505                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1506
1507                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1508                         page++;
1509                         continue;
1510                 }
1511
1512                 if (!PageBuddy(page)) {
1513                         page++;
1514                         continue;
1515                 }
1516
1517                 order = page_order(page);
1518                 list_move(&page->lru,
1519                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1520                 page += 1 << order;
1521                 pages_moved += 1 << order;
1522         }
1523
1524         return pages_moved;
1525 }
1526
1527 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1528                                 int migratetype)
1529 {
1530         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1531         struct page *start_page, *end_page;
1532
1533         start_pfn = page_to_pfn(page);
1534         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1535         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1536         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1537         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1538
1539         /* Do not cross zone boundaries */
1540         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1541                 start_page = page;
1542         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1543                 return 0;
1544
1545         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1546 }
1547
1548 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1549                                         int start_order, int migratetype)
1550 {
1551         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1552
1553         while (nr_pageblocks--) {
1554                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1555                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1556         }
1557 }
1558
1559 /*
1560  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1561  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1562  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1563  *
1564  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1565  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1566  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1567  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1568  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1569  * pageblocks.
1570  */
1571 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1572 {
1573         /*
1574          * Leaving this order check is intended, although there is
1575          * relaxed order check in next check. The reason is that
1576          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1577          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1578          * so could be changed anytime.
1579          */
1580         if (order >= pageblock_order)
1581                 return true;
1582
1583         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1584                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1585                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1586                 page_group_by_mobility_disabled)
1587                 return true;
1588
1589         return false;
1590 }
1591
1592 /*
1593  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1594  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1595  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1596  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1597  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1598  */
1599 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1600                                                           int start_type)
1601 {
1602         unsigned int current_order = page_order(page);
1603         int pages;
1604
1605         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1606         if (current_order >= pageblock_order) {
1607                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1608                 return;
1609         }
1610
1611         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1612
1613         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1614         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1615                         page_group_by_mobility_disabled)
1616                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1617 }
1618
1619 /*
1620  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1621  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1622  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1623  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1624  */
1625 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1626                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1627 {
1628         int i;
1629         int fallback_mt;
1630
1631         if (area->nr_free == 0)
1632                 return -1;
1633
1634         *can_steal = false;
1635         for (i = 0;; i++) {
1636                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1637                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1638                         break;
1639
1640                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1641                         continue;
1642
1643                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1644                         *can_steal = true;
1645
1646                 if (!only_stealable)
1647                         return fallback_mt;
1648
1649                 if (*can_steal)
1650                         return fallback_mt;
1651         }
1652
1653         return -1;
1654 }
1655
1656 /*
1657  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1658  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1659  */
1660 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1661                                 unsigned int alloc_order)
1662 {
1663         int mt;
1664         unsigned long max_managed, flags;
1665
1666         /*
1667          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1668          * Check is race-prone but harmless.
1669          */
1670         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1671         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1672                 return;
1673
1674         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1675
1676         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1677         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1678                 goto out_unlock;
1679
1680         /* Yoink! */
1681         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1682         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1683                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1684                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1685                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1686                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1687         }
1688
1689 out_unlock:
1690         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1695  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1696  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1697  * to recover from than an OOM.
1698  */
1699 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1700 {
1701         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1702         unsigned long flags;
1703         struct zoneref *z;
1704         struct zone *zone;
1705         struct page *page;
1706         int order;
1707
1708         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1709                                                                 ac->nodemask) {
1710                 /* Preserve at least one pageblock */
1711                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1712                         continue;
1713
1714                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1715                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1716                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1717
1718                         if (list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
1719                                 continue;
1720
1721                         page = list_entry(area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC].next,
1722                                                 struct page, lru);
1723
1724                         /*
1725                          * It should never happen but changes to locking could
1726                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1727                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1728                          * and watch for underflows.
1729                          */
1730                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1731                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1732
1733                         /*
1734                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1735                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1736                          * is doing the work and needs the pages. More
1737                          * importantly, if the block was always converted to
1738                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1739                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1740                          * may increase.
1741                          */
1742                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1743                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1744                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1745                         return;
1746                 }
1747                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1748         }
1749 }
1750
1751 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1752 static inline struct page *
1753 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1754 {
1755         struct free_area *area;
1756         unsigned int current_order;
1757         struct page *page;
1758         int fallback_mt;
1759         bool can_steal;
1760
1761         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1762         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1763                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1764                                 --current_order) {
1765                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1766                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1767                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1768                 if (fallback_mt == -1)
1769                         continue;
1770
1771                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1772                                                 struct page, lru);
1773                 if (can_steal)
1774                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1775
1776                 /* Remove the page from the freelists */
1777                 area->nr_free--;
1778                 list_del(&page->lru);
1779                 rmv_page_order(page);
1780
1781                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1782                                         start_migratetype);
1783                 /*
1784                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1785                  * migratetype depending on the decisions in
1786                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1787                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1788                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1789                  */
1790                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1791
1792                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1793                         start_migratetype, fallback_mt);
1794
1795                 return page;
1796         }
1797
1798         return NULL;
1799 }
1800
1801 /*
1802  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1803  * Call me with the zone->lock already held.
1804  */
1805 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1806                                 int migratetype, gfp_t gfp_flags)
1807 {
1808         struct page *page;
1809
1810         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1811         if (unlikely(!page)) {
1812                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1813                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1814
1815                 if (!page)
1816                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1817         }
1818
1819         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1820         return page;
1821 }
1822
1823 /*
1824  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1825  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1826  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1827  */
1828 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1829                         unsigned long count, struct list_head *list,
1830                         int migratetype, bool cold)
1831 {
1832         int i;
1833
1834         spin_lock(&zone->lock);
1835         for (i = 0; i < count; ++i) {
1836                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype, 0);
1837                 if (unlikely(page == NULL))
1838                         break;
1839
1840                 /*
1841                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1842                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1843                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1844                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1845                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1846                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1847                  * properly.
1848                  */
1849                 if (likely(!cold))
1850                         list_add(&page->lru, list);
1851                 else
1852                         list_add_tail(&page->lru, list);
1853                 list = &page->lru;
1854                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1855                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1856                                               -(1 << order));
1857         }
1858         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1859         spin_unlock(&zone->lock);
1860         return i;
1861 }
1862
1863 #ifdef CONFIG_NUMA
1864 /*
1865  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1866  * currently executing processor on remote nodes after they have
1867  * expired.
1868  *
1869  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1870  * a single processor.
1871  */
1872 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1873 {
1874         unsigned long flags;
1875         int to_drain, batch;
1876
1877         local_irq_save(flags);
1878         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1879         to_drain = min(pcp->count, batch);
1880         if (to_drain > 0) {
1881                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1882                 pcp->count -= to_drain;
1883         }
1884         local_irq_restore(flags);
1885 }
1886 #endif
1887
1888 /*
1889  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1890  *
1891  * The processor must either be the current processor and the
1892  * thread pinned to the current processor or a processor that
1893  * is not online.
1894  */
1895 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1896 {
1897         unsigned long flags;
1898         struct per_cpu_pageset *pset;
1899         struct per_cpu_pages *pcp;
1900
1901         local_irq_save(flags);
1902         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1903
1904         pcp = &pset->pcp;
1905         if (pcp->count) {
1906                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1907                 pcp->count = 0;
1908         }
1909         local_irq_restore(flags);
1910 }
1911
1912 /*
1913  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1914  *
1915  * The processor must either be the current processor and the
1916  * thread pinned to the current processor or a processor that
1917  * is not online.
1918  */
1919 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1920 {
1921         struct zone *zone;
1922
1923         for_each_populated_zone(zone) {
1924                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1925         }
1926 }
1927
1928 /*
1929  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1930  *
1931  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1932  * the single zone's pages.
1933  */
1934 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1935 {
1936         int cpu = smp_processor_id();
1937
1938         if (zone)
1939                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1940         else
1941                 drain_pages(cpu);
1942 }
1943
1944 /*
1945  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1946  *
1947  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1948  *
1949  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1950  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1951  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1952  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1953  * before the call to on_each_cpu_mask().
1954  */
1955 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1956 {
1957         int cpu;
1958
1959         /*
1960          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1961          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1962          */
1963         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1964
1965         /*
1966          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1967          * as offline notification will cause the notified
1968          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1969          * disables preemption as part of its processing
1970          */
1971         for_each_online_cpu(cpu) {
1972                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1973                 struct zone *z;
1974                 bool has_pcps = false;
1975
1976                 if (zone) {
1977                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1978                         if (pcp->pcp.count)
1979                                 has_pcps = true;
1980                 } else {
1981                         for_each_populated_zone(z) {
1982                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1983                                 if (pcp->pcp.count) {
1984                                         has_pcps = true;
1985                                         break;
1986                                 }
1987                         }
1988                 }
1989
1990                 if (has_pcps)
1991                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1992                 else
1993                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1994         }
1995         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1996                                                                 zone, 1);
1997 }
1998
1999 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2000
2001 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2002 {
2003         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2004         unsigned long flags;
2005         unsigned int order, t;
2006         struct list_head *curr;
2007
2008         if (zone_is_empty(zone))
2009                 return;
2010
2011         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2012
2013         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2014         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2015                 if (pfn_valid(pfn)) {
2016                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2017
2018                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2019                                 swsusp_unset_page_free(page);
2020                 }
2021
2022         for_each_migratetype_order(order, t) {
2023                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
2024                         unsigned long i;
2025
2026                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
2027                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2028                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2029                 }
2030         }
2031         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2032 }
2033 #endif /* CONFIG_PM */
2034
2035 /*
2036  * Free a 0-order page
2037  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2038  */
2039 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2040 {
2041         struct zone *zone = page_zone(page);
2042         struct per_cpu_pages *pcp;
2043         unsigned long flags;
2044         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2045         int migratetype;
2046
2047         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2048                 return;
2049
2050         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2051         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2052         local_irq_save(flags);
2053         __count_vm_event(PGFREE);
2054
2055         /*
2056          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2057          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2058          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2059          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2060          * excessively into the page allocator
2061          */
2062         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2063                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2064                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2065                         goto out;
2066                 }
2067                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2068         }
2069
2070         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2071         if (!cold)
2072                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2073         else
2074                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2075         pcp->count++;
2076         if (pcp->count >= pcp->high) {
2077                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2078                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2079                 pcp->count -= batch;
2080         }
2081
2082 out:
2083         local_irq_restore(flags);
2084 }
2085
2086 /*
2087  * Free a list of 0-order pages
2088  */
2089 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2090 {
2091         struct page *page, *next;
2092
2093         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2094                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2095                 free_hot_cold_page(page, cold);
2096         }
2097 }
2098
2099 /*
2100  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2101  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2102  * Each sub-page must be freed individually.
2103  *
2104  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2105  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2106  */
2107 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2108 {
2109         int i;
2110         gfp_t gfp_mask;
2111
2112         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2113         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2114
2115 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2116         /*
2117          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2118          * otherwise free the whole shadow.
2119          */
2120         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2121                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2122 #endif
2123
2124         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2125         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2126         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2127                 set_page_refcounted(page + i);
2128                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2129         }
2130 }
2131 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2132
2133 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2134 {
2135         unsigned long watermark;
2136         struct zone *zone;
2137         int mt;
2138
2139         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2140
2141         zone = page_zone(page);
2142         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2143
2144         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2145                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2146                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2147                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2148                         return 0;
2149
2150                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2151         }
2152
2153         /* Remove page from free list */
2154         list_del(&page->lru);
2155         zone->free_area[order].nr_free--;
2156         rmv_page_order(page);
2157
2158         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2159
2160         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2161         if (order >= pageblock_order - 1) {
2162                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2163                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2164                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2165                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2166                                 set_pageblock_migratetype(page,
2167                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2168                 }
2169         }
2170
2171
2172         return 1UL << order;
2173 }
2174
2175 /*
2176  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2177  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2178  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2179  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2180  * are enabled.
2181  *
2182  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2183  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2184  */
2185 int split_free_page(struct page *page)
2186 {
2187         unsigned int order;
2188         int nr_pages;
2189
2190         order = page_order(page);
2191
2192         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2193         if (!nr_pages)
2194                 return 0;
2195
2196         /* Split into individual pages */
2197         set_page_refcounted(page);
2198         split_page(page, order);
2199         return nr_pages;
2200 }
2201
2202 /*
2203  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2204  */
2205 static inline
2206 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2207                         struct zone *zone, unsigned int order,
2208                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2209 {
2210         unsigned long flags;
2211         struct page *page;
2212         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2213
2214         if (likely(order == 0)) {
2215                 struct per_cpu_pages *pcp;
2216                 struct list_head *list;
2217
2218                 local_irq_save(flags);
2219                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2220                 list = &pcp->lists[migratetype];
2221                 if (list_empty(list)) {
2222                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2223                                         pcp->batch, list,
2224                                         migratetype, cold);
2225                         if (unlikely(list_empty(list)))
2226                                 goto failed;
2227                 }
2228
2229                 if (cold)
2230                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
2231                 else
2232                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
2233
2234                 list_del(&page->lru);
2235                 pcp->count--;
2236         } else {
2237                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2238                         /*
2239                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2240                          *
2241                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2242                          * properly detect and handle allocation failures.
2243                          *
2244                          * We most definitely don't want callers attempting to
2245                          * allocate greater than order-1 page units with
2246                          * __GFP_NOFAIL.
2247                          */
2248                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2249                 }
2250                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2251
2252                 page = NULL;
2253                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2254                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2255                         if (page)
2256                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2257                 }
2258                 if (!page)
2259                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, gfp_flags);
2260                 spin_unlock(&zone->lock);
2261                 if (!page)
2262                         goto failed;
2263                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2264                                           get_pcppage_migratetype(page));
2265         }
2266
2267         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2268         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2269             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2270                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2271
2272         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2273         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2274         local_irq_restore(flags);
2275
2276         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2277         return page;
2278
2279 failed:
2280         local_irq_restore(flags);
2281         return NULL;
2282 }
2283
2284 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2285
2286 static struct {
2287         struct fault_attr attr;
2288
2289         bool ignore_gfp_highmem;
2290         bool ignore_gfp_reclaim;
2291         u32 min_order;
2292 } fail_page_alloc = {
2293         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2294         .ignore_gfp_reclaim = true,
2295         .ignore_gfp_highmem = true,
2296         .min_order = 1,
2297 };
2298
2299 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2300 {
2301         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2302 }
2303 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2304
2305 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2306 {
2307         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2308                 return false;
2309         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2310                 return false;
2311         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2312                 return false;
2313         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2314                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2315                 return false;
2316
2317         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2318 }
2319
2320 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2321
2322 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2323 {
2324         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2325         struct dentry *dir;
2326
2327         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2328                                         &fail_page_alloc.attr);
2329         if (IS_ERR(dir))
2330                 return PTR_ERR(dir);
2331
2332         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2333                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2334                 goto fail;
2335         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2336                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2337                 goto fail;
2338         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2339                                 &fail_page_alloc.min_order))
2340                 goto fail;
2341
2342         return 0;
2343 fail:
2344         debugfs_remove_recursive(dir);
2345
2346         return -ENOMEM;
2347 }
2348
2349 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2350
2351 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2352
2353 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2354
2355 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2356 {
2357         return false;
2358 }
2359
2360 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2361
2362 /*
2363  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2364  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2365  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2366  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2367  */
2368 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2369                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2370                         long free_pages)
2371 {
2372         long min = mark;
2373         int o;
2374         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2375
2376         /* free_pages may go negative - that's OK */
2377         free_pages -= (1 << order) - 1;
2378
2379         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2380                 min -= min / 2;
2381
2382         /*
2383          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2384          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2385          * atomic reserve but it avoids a search.
2386          */
2387         if (likely(!alloc_harder))
2388                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2389         else
2390                 min -= min / 4;
2391
2392 #ifdef CONFIG_CMA
2393         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2394         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2395                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2396 #endif
2397
2398         /*
2399          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2400          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2401          * even if a suitable page happened to be free.
2402          */
2403         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2404                 return false;
2405
2406         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2407         if (!order)
2408                 return true;
2409
2410         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2411         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2412                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2413                 int mt;
2414
2415                 if (!area->nr_free)
2416                         continue;
2417
2418                 if (alloc_harder)
2419                         return true;
2420
2421                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2422                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2423                                 return true;
2424                 }
2425
2426 #ifdef CONFIG_CMA
2427                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2428                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2429                         return true;
2430                 }
2431 #endif
2432         }
2433         return false;
2434 }
2435
2436 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2437                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2438 {
2439         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2440                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2441 }
2442
2443 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2444                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2445 {
2446         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2447
2448         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2449                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2450
2451         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2452                                                                 free_pages);
2453 }
2454
2455 #ifdef CONFIG_NUMA
2456 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2457 {
2458         return local_zone->node == zone->node;
2459 }
2460
2461 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2462 {
2463         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2464                                 RECLAIM_DISTANCE;
2465 }
2466 #else   /* CONFIG_NUMA */
2467 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2468 {
2469         return true;
2470 }
2471
2472 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2473 {
2474         return true;
2475 }
2476 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2477
2478 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2479 {
2480         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2481
2482         do {
2483                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2484                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2485                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2486                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2487         } while (zone++ != preferred_zone);
2488 }
2489
2490 /*
2491  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2492  * a page.
2493  */
2494 static struct page *
2495 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2496                                                 const struct alloc_context *ac)
2497 {
2498         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2499         struct zoneref *z;
2500         struct page *page = NULL;
2501         struct zone *zone;
2502         int nr_fair_skipped = 0;
2503         bool zonelist_rescan;
2504
2505 zonelist_scan:
2506         zonelist_rescan = false;
2507
2508         /*
2509          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2510          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2511          */
2512         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2513                                                                 ac->nodemask) {
2514                 unsigned long mark;
2515
2516                 if (cpusets_enabled() &&
2517                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2518                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2519                                 continue;
2520                 /*
2521                  * Distribute pages in proportion to the individual
2522                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2523                  * page was allocated in should have no effect on the
2524                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2525                  */
2526                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2527                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2528                                 break;
2529                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2530                                 nr_fair_skipped++;
2531                                 continue;
2532                         }
2533                 }
2534                 /*
2535                  * When allocating a page cache page for writing, we
2536                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2537                  * limit, such that no single zone holds more than its
2538                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2539                  * The dirty limits take into account the zone's
2540                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2541                  * should be able to balance it without having to
2542                  * write pages from its LRU list.
2543                  *
2544                  * This may look like it could increase pressure on
2545                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2546                  * before they are full.  But the pages that do spill
2547                  * over are limited as the lower zones are protected
2548                  * by this very same mechanism.  It should not become
2549                  * a practical burden to them.
2550                  *
2551                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2552                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2553                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2554                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2555                  * zones are together not big enough to reach the
2556                  * global limit.  The proper fix for these situations
2557                  * will require awareness of zones in the
2558                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2559                  */
2560                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2561                         continue;
2562
2563                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2564                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2565                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2566                         int ret;
2567
2568                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2569                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2570                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2571                                 goto try_this_zone;
2572
2573                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2574                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2575                                 continue;
2576
2577                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2578                         switch (ret) {
2579                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2580                                 /* did not scan */
2581                                 continue;
2582                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2583                                 /* scanned but unreclaimable */
2584                                 continue;
2585                         default:
2586                                 /* did we reclaim enough */
2587                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2588                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2589                                         goto try_this_zone;
2590
2591                                 continue;
2592                         }
2593                 }
2594
2595 try_this_zone:
2596                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2597                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2598                 if (page) {
2599                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2600                                 goto try_this_zone;
2601
2602                         /*
2603                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2604                          * if the pageblock should be reserved for the future
2605                          */
2606                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2607                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2608
2609                         return page;
2610                 }
2611         }
2612
2613         /*
2614          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2615          * local node.  However, the local node might have free pages left
2616          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2617          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2618          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2619          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2620          */
2621         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2622                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2623                 if (nr_fair_skipped) {
2624                         zonelist_rescan = true;
2625                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2626                 }
2627                 if (nr_online_nodes > 1)
2628                         zonelist_rescan = true;
2629         }
2630
2631         if (zonelist_rescan)
2632                 goto zonelist_scan;
2633
2634         return NULL;
2635 }
2636
2637 /*
2638  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2639  * meminfo in irq context.
2640  */
2641 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2642 {
2643         bool ret = false;
2644
2645 #if NODES_SHIFT > 8
2646         ret = in_interrupt();
2647 #endif
2648         return ret;
2649 }
2650
2651 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2652                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2653                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2654
2655 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2656 {
2657         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2658
2659         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2660             debug_guardpage_minorder() > 0)
2661                 return;
2662
2663         /*
2664          * This documents exceptions given to allocations in certain
2665          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2666          * of allowed nodes.
2667          */
2668         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2669                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2670                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2671                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2672         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2673                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2674
2675         if (fmt) {
2676                 struct va_format vaf;
2677                 va_list args;
2678
2679                 va_start(args, fmt);
2680
2681                 vaf.fmt = fmt;
2682                 vaf.va = &args;
2683
2684                 pr_warn("%pV", &vaf);
2685
2686                 va_end(args);
2687         }
2688
2689         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:0x%x\n",
2690                 current->comm, order, gfp_mask);
2691
2692         dump_stack();
2693         if (!should_suppress_show_mem())
2694                 show_mem(filter);
2695 }
2696
2697 static inline struct page *
2698 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2699         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2700 {
2701         struct oom_control oc = {
2702                 .zonelist = ac->zonelist,
2703                 .nodemask = ac->nodemask,
2704                 .gfp_mask = gfp_mask,
2705                 .order = order,
2706         };
2707         struct page *page;
2708
2709         *did_some_progress = 0;
2710
2711         /*
2712          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2713          * making progress for us.
2714          */
2715         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2716                 *did_some_progress = 1;
2717                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2718                 return NULL;
2719         }
2720
2721         /*
2722          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2723          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2724          * we're still under heavy pressure.
2725          */
2726         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2727                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2728         if (page)
2729                 goto out;
2730
2731         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2732                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2733                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2734                         goto out;
2735                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2736                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2737                         goto out;
2738                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2739                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2740                         goto out;
2741                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2742                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2743                         /*
2744                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2745                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2746                          * keep looping as per tradition.
2747                          */
2748                         *did_some_progress = 1;
2749                         goto out;
2750                 }
2751                 if (pm_suspended_storage())
2752                         goto out;
2753                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2754                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2755                         goto out;
2756         }
2757         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2758         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2759                 *did_some_progress = 1;
2760 out:
2761         mutex_unlock(&oom_lock);
2762         return page;
2763 }
2764
2765 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2766 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2767 static struct page *
2768 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2769                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2770                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2771                 bool *deferred_compaction)
2772 {
2773         unsigned long compact_result;
2774         struct page *page;
2775
2776         if (!order)
2777                 return NULL;
2778
2779         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2780         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2781                                                 mode, contended_compaction);
2782         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2783
2784         switch (compact_result) {
2785         case COMPACT_DEFERRED:
2786                 *deferred_compaction = true;
2787                 /* fall-through */
2788         case COMPACT_SKIPPED:
2789                 return NULL;
2790         default:
2791                 break;
2792         }
2793
2794         /*
2795          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2796          * count a compaction stall
2797          */
2798         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2799
2800         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2801                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2802
2803         if (page) {
2804                 struct zone *zone = page_zone(page);
2805
2806                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2807                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2808                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2809                 return page;
2810         }
2811
2812         /*
2813          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2814          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2815          */
2816         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2817
2818         cond_resched();
2819
2820         return NULL;
2821 }
2822 #else
2823 static inline struct page *
2824 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2825                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2826                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2827                 bool *deferred_compaction)
2828 {
2829         return NULL;
2830 }
2831 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2832
2833 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2834 static int
2835 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2836                                         const struct alloc_context *ac)
2837 {
2838         struct reclaim_state reclaim_state;
2839         int progress;
2840
2841         cond_resched();
2842
2843         /* We now go into synchronous reclaim */
2844         cpuset_memory_pressure_bump();
2845         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2846         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2847         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2848         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2849
2850         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2851                                                                 ac->nodemask);
2852
2853         current->reclaim_state = NULL;
2854         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2855         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2856
2857         cond_resched();
2858
2859         return progress;
2860 }
2861
2862 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2863 static inline struct page *
2864 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2865                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2866                 unsigned long *did_some_progress)
2867 {
2868         struct page *page = NULL;
2869         bool drained = false;
2870
2871         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2872         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2873                 return NULL;
2874
2875 retry:
2876         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2877                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2878
2879         /*
2880          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2881          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2882          * Shrink them them and try again
2883          */
2884         if (!page && !drained) {
2885                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2886                 drain_all_pages(NULL);
2887                 drained = true;
2888                 goto retry;
2889         }
2890
2891         return page;
2892 }
2893
2894 /*
2895  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2896  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2897  */
2898 static inline struct page *
2899 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2900                                 const struct alloc_context *ac)
2901 {
2902         struct page *page;
2903
2904         do {
2905                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2906                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2907
2908                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2909                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2910                                                                         HZ/50);
2911         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2912
2913         return page;
2914 }
2915
2916 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2917 {
2918         struct zoneref *z;
2919         struct zone *zone;
2920
2921         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2922                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2923                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2924 }
2925
2926 static inline int
2927 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2928 {
2929         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2930
2931         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2932         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2933
2934         /*
2935          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2936          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2937          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2938          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2939          */
2940         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2941
2942         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2943                 /*
2944                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2945                  * if it can't schedule.
2946                  */
2947                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2948                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2949                 /*
2950                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2951                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2952                  */
2953                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2954         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2955                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2956
2957         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2958                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2959                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2960                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2961                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2962                 else if (!in_interrupt() &&
2963                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2964                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2965                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2966         }
2967 #ifdef CONFIG_CMA
2968         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2969                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2970 #endif
2971         return alloc_flags;
2972 }
2973
2974 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2975 {
2976         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2977 }
2978
2979 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2980 {
2981         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
2982 }
2983
2984 static inline struct page *
2985 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2986                                                 struct alloc_context *ac)
2987 {
2988         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
2989         struct page *page = NULL;
2990         int alloc_flags;
2991         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2992         unsigned long did_some_progress;
2993         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2994         bool deferred_compaction = false;
2995         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2996
2997         /*
2998          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2999          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3000          * be using allocators in order of preference for an area that is
3001          * too large.
3002          */
3003         if (order >= MAX_ORDER) {
3004                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3005                 return NULL;
3006         }
3007
3008         /*
3009          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3010          * callers that are not in atomic context.
3011          */
3012         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3013                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3014                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3015
3016         /*
3017          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3018          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3019          * speculative node-specific allocation.
3020          */
3021         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3022                 goto nopage;
3023
3024 retry:
3025         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3026                 wake_all_kswapds(order, ac);
3027
3028         /*
3029          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3030          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3031          * to how we want to proceed.
3032          */
3033         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3034
3035         /*
3036          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3037          * cpusets.
3038          */
3039         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3040                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3041                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3042                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3043                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3044         }
3045
3046         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3047         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3048                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3049         if (page)
3050                 goto got_pg;
3051
3052         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3053         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3054                 /*
3055                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3056                  * the allocation is high priority and these type of
3057                  * allocations are system rather than user orientated
3058                  */
3059                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3060
3061                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
3062
3063                 if (page) {
3064                         goto got_pg;
3065                 }
3066         }
3067
3068         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3069         if (!can_direct_reclaim) {
3070                 /*
3071                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
3072                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
3073                  * type of allocation to fail.
3074                  */
3075                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3076                 goto nopage;
3077         }
3078
3079         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3080         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3081                 goto nopage;
3082
3083         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3084         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3085                 goto nopage;
3086
3087         /*
3088          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3089          * attempts after direct reclaim are synchronous
3090          */
3091         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3092                                         migration_mode,
3093                                         &contended_compaction,
3094                                         &deferred_compaction);
3095         if (page)
3096                 goto got_pg;
3097
3098         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3099         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3100                 /*
3101                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3102                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3103                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3104                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3105                  * instead of entering direct reclaim.
3106                  */
3107                 if (deferred_compaction)
3108                         goto nopage;
3109
3110                 /*
3111                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3112                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3113                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3114                  * so we fallback to base pages instead.
3115                  */
3116                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3117                         goto nopage;
3118
3119                 /*
3120                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3121                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3122                  * khugepaged trying to collapse.
3123                  */
3124                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3125                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3126                         goto nopage;
3127         }
3128
3129         /*
3130          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3131          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3132          * khugepaged trying to collapse.
3133          */
3134         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3135                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3136
3137         /* Try direct reclaim and then allocating */
3138         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3139                                                         &did_some_progress);
3140         if (page)
3141                 goto got_pg;
3142
3143         /* Do not loop if specifically requested */
3144         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3145                 goto noretry;
3146
3147         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3148         pages_reclaimed += did_some_progress;
3149         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3150             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3151                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3152                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3153                 goto retry;
3154         }
3155
3156         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3157         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3158         if (page)
3159                 goto got_pg;
3160
3161         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3162         if (did_some_progress)
3163                 goto retry;
3164
3165 noretry:
3166         /*
3167          * High-order allocations do not necessarily loop after
3168          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3169          * being called after reclaim so call directly if necessary
3170          */
3171         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3172                                             ac, migration_mode,
3173                                             &contended_compaction,
3174                                             &deferred_compaction);
3175         if (page)
3176                 goto got_pg;
3177 nopage:
3178         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3179 got_pg:
3180         return page;
3181 }
3182
3183 /*
3184  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3185  */
3186 struct page *
3187 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3188                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3189 {
3190         struct zoneref *preferred_zoneref;
3191         struct page *page = NULL;
3192         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3193         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3194         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3195         struct alloc_context ac = {
3196                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3197                 .nodemask = nodemask,
3198                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3199         };
3200
3201         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3202
3203         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3204
3205         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3206
3207         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3208                 return NULL;
3209
3210         /*
3211          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3212          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3213          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3214          */
3215         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3216                 return NULL;
3217
3218         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3219                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3220
3221 retry_cpuset:
3222         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3223
3224         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3225         ac.zonelist = zonelist;
3226
3227         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3228         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3229
3230         /* The preferred zone is used for statistics later */
3231         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3232                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3233                                 &ac.preferred_zone);
3234         if (!ac.preferred_zone)
3235                 goto out;
3236         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3237
3238         /* First allocation attempt */
3239         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3240         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3241         if (unlikely(!page)) {
3242                 /*
3243                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3244                  * can deadlock because I/O on the device might not
3245                  * complete.
3246                  */
3247                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3248                 ac.spread_dirty_pages = false;
3249
3250                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3251         }
3252
3253         if (kmemcheck_enabled && page)
3254                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3255
3256         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3257
3258 out:
3259         /*
3260          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3261          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3262          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3263          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3264          */
3265         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3266                 goto retry_cpuset;
3267
3268         return page;
3269 }
3270 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3271
3272 /*
3273  * Common helper functions.
3274  */
3275 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3276 {
3277         struct page *page;
3278
3279         /*
3280          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3281          * a highmem page
3282          */
3283         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3284
3285         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3286         if (!page)
3287                 return 0;
3288         return (unsigned long) page_address(page);
3289 }
3290 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3291
3292 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3293 {
3294         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3295 }
3296 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3297
3298 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3299 {
3300         if (put_page_testzero(page)) {
3301                 if (order == 0)
3302                         free_hot_cold_page(page, false);
3303                 else
3304                         __free_pages_ok(page, order);
3305         }
3306 }
3307
3308 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3309
3310 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3311 {
3312         if (addr != 0) {
3313                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3314                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3315         }
3316 }
3317
3318 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3319
3320 /*
3321  * Page Fragment:
3322  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3323  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3324  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3325  *
3326  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3327  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3328  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3329  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3330  */
3331 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3332                                        gfp_t gfp_mask)
3333 {
3334         struct page *page = NULL;
3335         gfp_t gfp = gfp_mask;
3336
3337 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3338         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3339                     __GFP_NOMEMALLOC;
3340         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3341                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3342         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3343 #endif
3344         if (unlikely(!page))
3345                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3346
3347         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3348
3349         return page;
3350 }
3351
3352 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3353                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3354 {
3355         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3356         struct page *page;
3357         int offset;
3358
3359         if (unlikely(!nc->va)) {
3360 refill:
3361                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3362                 if (!page)
3363                         return NULL;
3364
3365 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3366                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3367                 size = nc->size;
3368 #endif
3369                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3370                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3371                  */
3372                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3373
3374                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3375                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3376                 nc->pagecnt_bias = size;
3377                 nc->offset = size;
3378         }
3379
3380         offset = nc->offset - fragsz;
3381         if (unlikely(offset < 0)) {
3382                 page = virt_to_page(nc->va);
3383
3384                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3385                         goto refill;
3386
3387 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3388                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3389                 size = nc->size;
3390 #endif
3391                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3392                 atomic_set(&page->_count, size);
3393
3394                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3395                 nc->pagecnt_bias = size;
3396                 offset = size - fragsz;
3397         }
3398
3399         nc->pagecnt_bias--;
3400         nc->offset = offset;
3401
3402         return nc->va + offset;
3403 }
3404 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3405
3406 /*
3407  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3408  */
3409 void __free_page_frag(void *addr)
3410 {
3411         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3412
3413         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3414                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3415 }
3416 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3417
3418 /*
3419  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3420  * of the current memory cgroup.
3421  *
3422  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3423  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3424  */
3425 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3426 {
3427         struct page *page;
3428
3429         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3430         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3431                 __free_pages(page, order);
3432                 page = NULL;
3433         }
3434         return page;
3435 }
3436
3437 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3438 {
3439         struct page *page;
3440
3441         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3442         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3443                 __free_pages(page, order);
3444                 page = NULL;
3445         }
3446         return page;
3447 }
3448
3449 /*
3450  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3451  * alloc_kmem_pages.
3452  */
3453 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3454 {
3455         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3456         __free_pages(page, order);
3457 }
3458
3459 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3460 {
3461         if (addr != 0) {
3462                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3463                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3464         }
3465 }
3466
3467 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3468                 size_t size)
3469 {
3470         if (addr) {
3471                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3472                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3473
3474                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3475                 while (used < alloc_end) {
3476                         free_page(used);
3477                         used += PAGE_SIZE;
3478                 }
3479         }
3480         return (void *)addr;
3481 }
3482
3483 /**
3484  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3485  * @size: the number of bytes to allocate
3486  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3487  *
3488  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3489  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3490  * allocate memory in power-of-two pages.
3491  *
3492  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3493  *
3494  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3495  */
3496 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3497 {
3498         unsigned int order = get_order(size);
3499         unsigned long addr;
3500
3501         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3502         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3503 }
3504 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3505
3506 /**
3507  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3508  *                         pages on a node.
3509  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3510  * @size: the number of bytes to allocate
3511  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3512  *
3513  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3514  * back.
3515  */
3516 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3517 {
3518         unsigned int order = get_order(size);
3519         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3520         if (!p)
3521                 return NULL;
3522         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3523 }
3524
3525 /**
3526  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3527  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3528  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3529  *
3530  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3531  */
3532 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3533 {
3534         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3535         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3536
3537         while (addr < end) {
3538                 free_page(addr);
3539                 addr += PAGE_SIZE;
3540         }
3541 }
3542 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3543
3544 /**
3545  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3546  * @offset: The zone index of the highest zone
3547  *
3548  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3549  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3550  * zone, the number of pages is calculated as:
3551  *     managed_pages - high_pages
3552  */
3553 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3554 {
3555         struct zoneref *z;
3556         struct zone *zone;
3557
3558         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3559         unsigned long sum = 0;
3560
3561         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3562
3563         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3564                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3565                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3566                 if (size > high)
3567                         sum += size - high;
3568         }
3569
3570         return sum;
3571 }
3572
3573 /**
3574  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3575  *
3576  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3577  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3578  */
3579 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3580 {
3581         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3582 }
3583 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3584
3585 /**
3586  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3587  *
3588  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3589  * high watermark within all zones.
3590  */
3591 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3592 {
3593         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3594 }
3595
3596 static inline void show_node(struct zone *zone)
3597 {
3598         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3599                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3600 }
3601
3602 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3603 {
3604         val->totalram = totalram_pages;
3605         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3606         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3607         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3608         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3609         val->freehigh = nr_free_highpages();
3610         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3611 }
3612
3613 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3614
3615 #ifdef CONFIG_NUMA
3616 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3617 {
3618         int zone_type;          /* needs to be signed */
3619         unsigned long managed_pages = 0;
3620         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3621
3622         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3623                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3624         val->totalram = managed_pages;
3625         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3626         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3627 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3628         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3629         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3630                         NR_FREE_PAGES);
3631 #else
3632         val->totalhigh = 0;
3633         val->freehigh = 0;
3634 #endif
3635         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3636 }
3637 #endif
3638
3639 /*
3640  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3641  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3642  */
3643 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3644 {
3645         bool ret = false;
3646         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3647
3648         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3649                 goto out;
3650
3651         do {
3652                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3653                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3654         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3655 out:
3656         return ret;
3657 }
3658
3659 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3660
3661 static void show_migration_types(unsigned char type)
3662 {
3663         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3664                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3665                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3666                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3667                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3668 #ifdef CONFIG_CMA
3669                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3670 #endif
3671 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3672                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3673 #endif
3674         };
3675         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3676         char *p = tmp;
3677         int i;
3678
3679         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3680                 if (type & (1 << i))
3681                         *p++ = types[i];
3682         }
3683
3684         *p = '\0';
3685         printk("(%s) ", tmp);
3686 }
3687
3688 /*
3689  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3690  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3691  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3692  *
3693  * Bits in @filter:
3694  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3695  *   cpuset.
3696  */
3697 void show_free_areas(unsigned int filter)
3698 {
3699         unsigned long free_pcp = 0;
3700         int cpu;
3701         struct zone *zone;
3702
3703         for_each_populated_zone(zone) {
3704                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3705                         continue;
3706
3707                 for_each_online_cpu(cpu)
3708                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3709         }
3710
3711         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3712                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3713                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3714                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3715                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3716                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3717                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3718                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3719                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3720                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3721                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3722                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3723                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3724                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3725                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3726                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3727                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3728                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3729                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3730                 global_page_state(NR_SHMEM),
3731                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3732                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3733                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3734                 free_pcp,
3735                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3736
3737         for_each_populated_zone(zone) {
3738                 int i;
3739
3740                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3741                         continue;
3742
3743                 free_pcp = 0;
3744                 for_each_online_cpu(cpu)
3745                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3746
3747                 show_node(zone);
3748                 printk("%s"
3749                         " free:%lukB"
3750                         " min:%lukB"
3751                         " low:%lukB"
3752                         " high:%lukB"
3753                         " active_anon:%lukB"
3754                         " inactive_anon:%lukB"
3755                         " active_file:%lukB"
3756                         " inactive_file:%lukB"
3757                         " unevictable:%lukB"
3758                         " isolated(anon):%lukB"
3759                         " isolated(file):%lukB"
3760                         " present:%lukB"
3761                         " managed:%lukB"
3762                         " mlocked:%lukB"
3763                         " dirty:%lukB"
3764                         " writeback:%lukB"
3765                         " mapped:%lukB"
3766                         " shmem:%lukB"
3767                         " slab_reclaimable:%lukB"
3768                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3769                         " kernel_stack:%lukB"
3770                         " pagetables:%lukB"
3771                         " unstable:%lukB"
3772                         " bounce:%lukB"
3773                         " free_pcp:%lukB"
3774                         " local_pcp:%ukB"
3775                         " free_cma:%lukB"
3776                         " writeback_tmp:%lukB"
3777                         " pages_scanned:%lu"
3778                         " all_unreclaimable? %s"
3779                         "\n",
3780                         zone->name,
3781                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3782                         K(min_wmark_pages(zone)),
3783                         K(low_wmark_pages(zone)),
3784                         K(high_wmark_pages(zone)),
3785                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3786                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3787                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3788                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3789                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3790                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3791                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3792                         K(zone->present_pages),
3793                         K(zone->managed_pages),
3794                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3795                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3796                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3797                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3798                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3799                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3800                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3801                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3802                                 THREAD_SIZE / 1024,
3803                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3804                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3805                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3806                         K(free_pcp),
3807                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3808                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3809                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3810                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3811                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3812                         );
3813                 printk("lowmem_reserve[]:");
3814                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3815                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3816                 printk("\n");
3817         }
3818
3819         for_each_populated_zone(zone) {
3820                 unsigned int order;
3821                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3822                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3823
3824                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3825                         continue;
3826                 show_node(zone);
3827                 printk("%s: ", zone->name);
3828
3829                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3830                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3831                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3832                         int type;
3833
3834                         nr[order] = area->nr_free;
3835                         total += nr[order] << order;
3836
3837                         types[order] = 0;
3838                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3839                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3840                                         types[order] |= 1 << type;
3841                         }
3842                 }
3843                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3844                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3845                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3846                         if (nr[order])
3847                                 show_migration_types(types[order]);
3848                 }
3849                 printk("= %lukB\n", K(total));
3850         }
3851
3852         hugetlb_show_meminfo();
3853
3854         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3855
3856         show_swap_cache_info();
3857 }
3858
3859 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3860 {
3861         zoneref->zone = zone;
3862         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3863 }
3864
3865 /*
3866  * Builds allocation fallback zone lists.
3867  *
3868  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3869  */
3870 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3871                                 int nr_zones)
3872 {
3873         struct zone *zone;
3874         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3875
3876         do {
3877                 zone_type--;
3878                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3879                 if (populated_zone(zone)) {
3880                         zoneref_set_zone(zone,
3881                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3882                         check_highest_zone(zone_type);
3883                 }
3884         } while (zone_type);
3885
3886         return nr_zones;
3887 }
3888
3889
3890 /*
3891  *  zonelist_order:
3892  *  0 = automatic detection of better ordering.
3893  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3894  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3895  *
3896  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3897  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3898  */
3899 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3900 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3901 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3902
3903 /* zonelist order in the kernel.
3904  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3905  */
3906 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3907 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3908
3909
3910 #ifdef CONFIG_NUMA
3911 /* The value user specified ....changed by config */
3912 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3913 /* string for sysctl */
3914 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3915 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3916
3917 /*
3918  * interface for configure zonelist ordering.
3919  * command line option "numa_zonelist_order"
3920  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3921  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3922  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3923  */
3924
3925 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3926 {
3927         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3928                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3929         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3930                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3931         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3932                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3933         } else {
3934                 printk(KERN_WARNING
3935                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3936                         "%s\n", s);
3937                 return -EINVAL;
3938         }
3939         return 0;
3940 }
3941
3942 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3943 {
3944         int ret;
3945
3946         if (!s)
3947                 return 0;
3948
3949         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3950         if (ret == 0)
3951                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3952
3953         return ret;
3954 }
3955 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3956
3957 /*
3958  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3959  */
3960 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3961                 void __user *buffer, size_t *length,
3962                 loff_t *ppos)
3963 {
3964         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3965         int ret;
3966         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3967
3968         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3969         if (write) {
3970                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3971                         ret = -EINVAL;
3972                         goto out;
3973                 }
3974                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3975         }
3976         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3977         if (ret)
3978                 goto out;
3979         if (write) {
3980                 int oldval = user_zonelist_order;
3981
3982                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3983                 if (ret) {
3984                         /*
3985                          * bogus value.  restore saved string
3986                          */
3987                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3988                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3989                         user_zonelist_order = oldval;
3990                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3991                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3992                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3993                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3994                 }
3995         }
3996 out:
3997         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3998         return ret;
3999 }
4000
4001
4002 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4003 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4004
4005 /**
4006  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4007  * @node: node whose fallback list we're appending
4008  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4009  *
4010  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4011  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4012  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4013  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4014  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4015  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4016  * on them otherwise.
4017  * It returns -1 if no node is found.
4018  */
4019 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4020 {
4021         int n, val;
4022         int min_val = INT_MAX;
4023         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4024         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4025
4026         /* Use the local node if we haven't already */
4027         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4028                 node_set(node, *used_node_mask);
4029                 return node;
4030         }
4031
4032         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4033
4034                 /* Don't want a node to appear more than once */
4035                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4036                         continue;
4037
4038                 /* Use the distance array to find the distance */
4039                 val = node_distance(node, n);
4040
4041                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4042                 val += (n < node);
4043
4044                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4045                 tmp = cpumask_of_node(n);
4046                 if (!cpumask_empty(tmp))
4047                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4048
4049                 /* Slight preference for less loaded node */
4050                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4051                 val += node_load[n];
4052
4053                 if (val < min_val) {
4054                         min_val = val;
4055                         best_node = n;
4056                 }
4057         }
4058
4059         if (best_node >= 0)
4060                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4061
4062         return best_node;
4063 }
4064
4065
4066 /*
4067  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4068  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4069  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4070  */
4071 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4072 {
4073         int j;
4074         struct zonelist *zonelist;
4075
4076         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4077         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4078                 ;
4079         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4080         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4081         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4082 }
4083
4084 /*
4085  * Build gfp_thisnode zonelists
4086  */
4087 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4088 {
4089         int j;
4090         struct zonelist *zonelist;
4091
4092         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4093         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4094         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4095         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4096 }
4097
4098 /*
4099  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4100  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4101  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4102  * may still exist in local DMA zone.
4103  */
4104 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4105
4106 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4107 {
4108         int pos, j, node;
4109         int zone_type;          /* needs to be signed */
4110         struct zone *z;
4111         struct zonelist *zonelist;
4112
4113         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4114         pos = 0;
4115         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4116                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4117                         node = node_order[j];
4118                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4119                         if (populated_zone(z)) {
4120                                 zoneref_set_zone(z,
4121                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4122                                 check_highest_zone(zone_type);
4123                         }
4124                 }
4125         }
4126         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4127         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4128 }
4129
4130 #if defined(CONFIG_64BIT)
4131 /*
4132  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4133  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4134  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4135  */
4136 static int default_zonelist_order(void)
4137 {
4138         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4139 }
4140 #else
4141 /*
4142  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4143  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4144  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4145  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4146  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4147  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4148  */
4149 static int default_zonelist_order(void)
4150 {
4151         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4152 }
4153 #endif /* CONFIG_64BIT */
4154
4155 static void set_zonelist_order(void)
4156 {
4157         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4158                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4159         else
4160                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4161 }
4162
4163 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4164 {
4165         int j, node, load;
4166         enum zone_type i;
4167         nodemask_t used_mask;
4168         int local_node, prev_node;
4169         struct zonelist *zonelist;
4170         unsigned int order = current_zonelist_order;
4171
4172         /* initialize zonelists */
4173         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4174                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4175                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4176                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4177         }
4178
4179         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4180         local_node = pgdat->node_id;
4181         load = nr_online_nodes;
4182         prev_node = local_node;
4183         nodes_clear(used_mask);
4184
4185         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4186         j = 0;
4187
4188         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4189                 /*
4190                  * We don't want to pressure a particular node.
4191                  * So adding penalty to the first node in same
4192                  * distance group to make it round-robin.
4193                  */
4194                 if (node_distance(local_node, node) !=
4195                     node_distance(local_node, prev_node))
4196                         node_load[node] = load;
4197
4198                 prev_node = node;
4199                 load--;
4200                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4201                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4202                 else
4203                         node_order[j++] = node; /* remember order */
4204         }
4205
4206         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4207                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4208                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
4209         }
4210
4211         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4212 }
4213
4214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4215 /*
4216  * Return node id of node used for "local" allocations.
4217  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4218  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4219  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4220  */
4221 int local_memory_node(int node)
4222 {
4223         struct zone *zone;
4224
4225         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4226                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4227                                    NULL,
4228                                    &zone);
4229         return zone->node;
4230 }
4231 #endif
4232
4233 #else   /* CONFIG_NUMA */
4234
4235 static void set_zonelist_order(void)
4236 {
4237         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4238 }
4239
4240 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4241 {
4242         int node, local_node;
4243         enum zone_type j;
4244         struct zonelist *zonelist;
4245
4246         local_node = pgdat->node_id;
4247
4248         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4249         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4250
4251         /*
4252          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4253          * of all the other nodes.
4254          * We don't want to pressure a particular node, so when
4255          * building the zones for node N, we make sure that the
4256          * zones coming right after the local ones are those from
4257          * node N+1 (modulo N)
4258          */
4259         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4260                 if (!node_online(node))
4261                         continue;
4262                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4263         }
4264         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4265                 if (!node_online(node))
4266                         continue;
4267                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4268         }
4269
4270         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4271         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4272 }
4273
4274 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4275
4276 /*
4277  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4278  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4279  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4280  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4281  * with interrupts disabled.
4282  *
4283  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4284  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4285  * hotplugged processors.
4286  *
4287  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4288  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4289  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4290  */
4291 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4292 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4293 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4294
4295 /*
4296  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4297  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4298  */
4299 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4300
4301 /* return values int ....just for stop_machine() */
4302 static int __build_all_zonelists(void *data)
4303 {
4304         int nid;
4305         int cpu;
4306         pg_data_t *self = data;
4307
4308 #ifdef CONFIG_NUMA
4309         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4310 #endif
4311
4312         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4313                 build_zonelists(self);
4314         }
4315
4316         for_each_online_node(nid) {
4317                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4318
4319                 build_zonelists(pgdat);
4320         }
4321
4322         /*
4323          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4324          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4325          * each zone will be allocated later when the per cpu
4326          * allocator is available.
4327          *
4328          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4329          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4330          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4331          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4332          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4333          * (a chicken-egg dilemma).
4334          */
4335         for_each_possible_cpu(cpu) {
4336                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4337
4338 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4339                 /*
4340                  * We now know the "local memory node" for each node--
4341                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4342                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4343                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4344                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4345                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4346                  */
4347                 if (cpu_online(cpu))
4348                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4349 #endif
4350         }
4351
4352         return 0;
4353 }
4354
4355 static noinline void __init
4356 build_all_zonelists_init(void)
4357 {
4358         __build_all_zonelists(NULL);
4359         mminit_verify_zonelist();
4360         cpuset_init_current_mems_allowed();
4361 }
4362
4363 /*
4364  * Called with zonelists_mutex held always
4365  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4366  *
4367  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4368  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4369  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4370  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4371  */
4372 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4373 {
4374         set_zonelist_order();
4375
4376         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4377                 build_all_zonelists_init();
4378         } else {
4379 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4380                 if (zone)
4381                         setup_zone_pageset(zone);
4382 #endif
4383                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4384                    of zonelist */
4385                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4386                 /* cpuset refresh routine should be here */
4387         }
4388         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4389         /*
4390          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4391          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4392          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4393          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4394          * disabled and enable it later
4395          */
4396         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4397                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4398         else
4399                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4400
4401         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4402                 "Total pages: %ld\n",
4403                         nr_online_nodes,
4404                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4405                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4406                         vm_total_pages);
4407 #ifdef CONFIG_NUMA
4408         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4409 #endif
4410 }
4411
4412 /*
4413  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4414  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4415  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4416  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4417  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4418  * conservative, even though it seems large.
4419  *
4420  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4421  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4422  */
4423 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4424
4425 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4426 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4427 {
4428         unsigned long size = 1;
4429
4430         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4431
4432         while (size < pages)
4433                 size <<= 1;
4434
4435         /*
4436          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4437          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4438          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4439          */
4440         size = min(size, 4096UL);
4441
4442         return max(size, 4UL);
4443 }
4444 #else
4445 /*
4446  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4447  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4448  *
4449  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4450  *
4451  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4452  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4453  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4454  *
4455  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4456  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4457  *
4458  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4459  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4460  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4461  */
4462 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4463 {
4464         return 4096UL;
4465 }
4466 #endif
4467
4468 /*
4469  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4470  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4471  * hash function before the remainder is taken.
4472  */
4473 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4474 {
4475         return ffz(~size);
4476 }
4477
4478 /*
4479  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4480  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4481  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4482  */
4483 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4484                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4485 {
4486         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4487         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4488         unsigned long pfn;
4489         struct zone *z;
4490         unsigned long nr_initialised = 0;
4491
4492         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4493                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4494
4495         z = &pgdat->node_zones[zone];
4496         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4497                 /*
4498                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4499                  * handed to this function.  They do not
4500                  * exist on hotplugged memory.
4501                  */
4502                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4503                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4504                                 continue;
4505                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4506                                 continue;
4507                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4508                                                 &nr_initialised))
4509                                 break;
4510                 }
4511
4512                 /*
4513                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4514                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4515                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4516                  * the address space during boot when many long-lived
4517                  * kernel allocations are made.
4518                  *
4519                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4520                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4521                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4522                  * pfn out of zone.
4523                  */
4524                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4525                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4526
4527                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4528                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4529                 } else {
4530                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4531                 }
4532         }
4533 }
4534
4535 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4536 {
4537         unsigned int order, t;
4538         for_each_migratetype_order(order, t) {
4539                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4540                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4541         }
4542 }
4543
4544 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4545 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4546         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4547 #endif
4548
4549 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4550 {
4551 #ifdef CONFIG_MMU
4552         int batch;
4553
4554         /*
4555          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4556          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4557          *
4558          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4559          */
4560         batch = zone->managed_pages / 1024;
4561         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4562                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4563         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4564         if (batch < 1)
4565                 batch = 1;
4566
4567         /*
4568          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4569          * of 2 value was found to be more likely to have
4570          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4571          *
4572          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4573          * batches of pages, one task can end up with a lot
4574          * of pages of one half of the possible page colors
4575          * and the other with pages of the other colors.
4576          */
4577         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4578
4579         return batch;
4580
4581 #else
4582         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4583          * conditions.
4584          *
4585          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4586          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4587          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4588          *
4589          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4590          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4591          * can be a significant delay between the individual batches being
4592          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4593          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4594          */
4595         return 0;
4596 #endif
4597 }
4598
4599 /*
4600  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4601  * ->batch must never be higher then ->high.
4602  * The following function updates them in a safe manner without read side
4603  * locking.
4604  *
4605  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4606  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4607  *
4608  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4609  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4610  * exist).
4611  */
4612 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4613                 unsigned long batch)
4614 {
4615        /* start with a fail safe value for batch */
4616         pcp->batch = 1;
4617         smp_wmb();
4618
4619        /* Update high, then batch, in order */
4620         pcp->high = high;
4621         smp_wmb();
4622
4623         pcp->batch = batch;
4624 }
4625
4626 /* a companion to pageset_set_high() */
4627 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4628 {
4629         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4630 }
4631
4632 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4633 {
4634         struct per_cpu_pages *pcp;
4635         int migratetype;
4636
4637         memset(p, 0, sizeof(*p));
4638
4639         pcp = &p->pcp;
4640         pcp->count = 0;
4641         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4642                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4643 }
4644
4645 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4646 {
4647         pageset_init(p);
4648         pageset_set_batch(p, batch);
4649 }
4650
4651 /*
4652  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4653  * to the value high for the pageset p.
4654  */
4655 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4656                                 unsigned long high)
4657 {
4658         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4659         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4660                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4661
4662         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4663 }
4664
4665 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4666                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4667 {
4668         if (percpu_pagelist_fraction)
4669                 pageset_set_high(pcp,
4670                         (zone->managed_pages /
4671                                 percpu_pagelist_fraction));
4672         else
4673                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4674 }
4675
4676 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4677 {
4678         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4679
4680         pageset_init(pcp);
4681         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4682 }
4683
4684 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4685 {
4686         int cpu;
4687         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4688         for_each_possible_cpu(cpu)
4689                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4690 }
4691
4692 /*
4693  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4694  * Before this call only boot pagesets were available.
4695  */
4696 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4697 {
4698         struct zone *zone;
4699
4700         for_each_populated_zone(zone)
4701                 setup_zone_pageset(zone);
4702 }
4703
4704 static noinline __init_refok
4705 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4706 {
4707         int i;
4708         size_t alloc_size;
4709
4710         /*
4711          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4712          * per zone.
4713          */
4714         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4715                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4716         zone->wait_table_bits =
4717                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4718         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4719                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4720
4721         if (!slab_is_available()) {
4722                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4723                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4724                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4725         } else {
4726                 /*
4727                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4728                  * via memory hot-add.
4729                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4730                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4731                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4732                  * node itself as well.
4733                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4734                  * necessary.
4735                  */
4736                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4737         }
4738         if (!zone->wait_table)
4739                 return -ENOMEM;
4740
4741         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4742                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4743
4744         return 0;
4745 }
4746
4747 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4748 {
4749         /*
4750          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4751          * relies on the ability of the linker to provide the
4752          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4753          */
4754         zone->pageset = &boot_pageset;
4755
4756         if (populated_zone(zone))
4757                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4758                         zone->name, zone->present_pages,
4759                                          zone_batchsize(zone));
4760 }
4761
4762 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4763                                         unsigned long zone_start_pfn,
4764                                         unsigned long size)
4765 {
4766         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4767         int ret;
4768         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4769         if (ret)
4770                 return ret;
4771         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4772
4773         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4774
4775         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4776                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4777                         pgdat->node_id,
4778                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4779                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4780
4781         zone_init_free_lists(zone);
4782
4783         return 0;
4784 }
4785
4786 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4787 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4788
4789 /*
4790  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4791  */
4792 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4793                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4794 {
4795         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4796         int nid;
4797
4798         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4799                 return state->last_nid;
4800
4801         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4802         if (nid != -1) {
4803                 state->last_start = start_pfn;
4804                 state->last_end = end_pfn;
4805                 state->last_nid = nid;
4806         }
4807
4808         return nid;
4809 }
4810 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4811
4812 /**
4813  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4814  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4815  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4816  *
4817  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4818  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4819  * memblock_free_early_nid() manually.
4820  */
4821 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4822 {
4823         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4824         int i, this_nid;
4825
4826         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4827                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4828                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4829
4830                 if (start_pfn < end_pfn)
4831                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4832                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4833                                         this_nid);
4834         }
4835 }
4836
4837 /**
4838  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4839  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4840  *
4841  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4842  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4843  */
4844 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4845 {
4846         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4847         int i, this_nid;
4848
4849         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4850                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4851 }
4852
4853 /**
4854  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4855  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4856  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4857  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4858  *
4859  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4860  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4861  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4862  * PFNs will be 0.
4863  */
4864 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4865                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4866 {
4867         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4868         int i;
4869
4870         *start_pfn = -1UL;
4871         *end_pfn = 0;
4872
4873         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4874                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4875                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4876         }
4877
4878         if (*start_pfn == -1UL)
4879                 *start_pfn = 0;
4880 }
4881
4882 /*
4883  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4884  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4885  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4886  */
4887 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4888 {
4889         int zone_index;
4890         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4891                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4892                         continue;
4893
4894                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4895                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4896                         break;
4897         }
4898
4899         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4900         movable_zone = zone_index;
4901 }
4902
4903 /*
4904  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4905  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4906  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4907  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4908  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4909  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4910  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4911  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4912  */
4913 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4914                                         unsigned long zone_type,
4915                                         unsigned long node_start_pfn,
4916                                         unsigned long node_end_pfn,
4917                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4918                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4919 {
4920         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4921         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4922                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4923                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4924                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4925                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4926                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4927
4928                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4929                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4930                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4931                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4932
4933                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4934                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4935                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4936         }
4937 }
4938
4939 /*
4940  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4941  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4942  */
4943 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4944                                         unsigned long zone_type,
4945                                         unsigned long node_start_pfn,
4946                                         unsigned long node_end_pfn,
4947                                         unsigned long *ignored)
4948 {
4949         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4950
4951         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
4952         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
4953                 return 0;
4954
4955         /* Get the start and end of the zone */
4956         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4957         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4958         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4959                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4960                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4961
4962         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4963         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4964                 return 0;
4965
4966         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4967         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4968         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4969
4970         /* Return the spanned pages */
4971         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4972 }
4973
4974 /*
4975  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4976  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4977  */
4978 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4979                                 unsigned long range_start_pfn,
4980                                 unsigned long range_end_pfn)
4981 {
4982         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4983         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4984         int i;
4985
4986         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4987                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4988                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4989                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4990         }
4991         return nr_absent;
4992 }
4993
4994 /**
4995  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4996  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4997  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4998  *
4999  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5000  */
5001 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5002                                                         unsigned long end_pfn)
5003 {
5004         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5005 }
5006
5007 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5008 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5009                                         unsigned long zone_type,
5010                                         unsigned long node_start_pfn,
5011                                         unsigned long node_end_pfn,
5012                                         unsigned long *ignored)
5013 {
5014         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5015         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5016         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5017
5018         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5019         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5020                 return 0;
5021
5022         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5023         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5024
5025         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5026                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5027                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5028         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5029 }
5030
5031 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5032 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5033                                         unsigned long zone_type,
5034                                         unsigned long node_start_pfn,
5035                                         unsigned long node_end_pfn,
5036                                         unsigned long *zones_size)
5037 {
5038         return zones_size[zone_type];
5039 }
5040
5041 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5042                                                 unsigned long zone_type,
5043                                                 unsigned long node_start_pfn,
5044                                                 unsigned long node_end_pfn,
5045                                                 unsigned long *zholes_size)
5046 {
5047         if (!zholes_size)
5048                 return 0;
5049
5050         return zholes_size[zone_type];
5051 }
5052
5053 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5054
5055 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5056                                                 unsigned long node_start_pfn,
5057                                                 unsigned long node_end_pfn,
5058                                                 unsigned long *zones_size,
5059                                                 unsigned long *zholes_size)
5060 {
5061         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5062         enum zone_type i;
5063
5064         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5065                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5066                 unsigned long size, real_size;
5067
5068                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5069                                                   node_start_pfn,
5070                                                   node_end_pfn,
5071                                                   zones_size);
5072                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5073                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5074                                                   zholes_size);
5075                 zone->spanned_pages = size;
5076                 zone->present_pages = real_size;
5077
5078                 totalpages += size;
5079                 realtotalpages += real_size;
5080         }
5081
5082         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5083         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5084         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5085                                                         realtotalpages);
5086 }
5087
5088 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5089 /*
5090  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5091  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5092  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5093  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5094  * bytes.
5095  */
5096 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5097 {
5098         unsigned long usemapsize;
5099
5100         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5101         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5102         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5103         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5104         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5105
5106         return usemapsize / 8;
5107 }
5108
5109 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5110                                 struct zone *zone,
5111                                 unsigned long zone_start_pfn,
5112                                 unsigned long zonesize)
5113 {
5114         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5115         zone->pageblock_flags = NULL;
5116         if (usemapsize)
5117                 zone->pageblock_flags =
5118                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5119                                                          pgdat->node_id);
5120 }
5121 #else
5122 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5123                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5124 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5125
5126 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5127
5128 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5129 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5130 {
5131         unsigned int order;
5132
5133         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5134         if (pageblock_order)
5135                 return;
5136
5137         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5138                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5139         else
5140                 order = MAX_ORDER - 1;
5141
5142         /*
5143          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5144          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5145          * powerpc.
5146          */
5147         pageblock_order = order;
5148 }
5149 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5150
5151 /*
5152  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5153  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5154  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5155  * the kernel config
5156  */
5157 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5158 {
5159 }
5160
5161 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5162
5163 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5164                                                    unsigned long present_pages)
5165 {
5166         unsigned long pages = spanned_pages;
5167
5168         /*
5169          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5170          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5171          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5172          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5173          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5174          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5175          */
5176         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5177             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5178                 pages = present_pages;
5179
5180         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5181 }
5182
5183 /*
5184  * Set up the zone data structures:
5185  *   - mark all pages reserved
5186  *   - mark all memory queues empty
5187  *   - clear the memory bitmaps
5188  *
5189  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5190  */
5191 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5192 {
5193         enum zone_type j;
5194         int nid = pgdat->node_id;
5195         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5196         int ret;
5197
5198         pgdat_resize_init(pgdat);
5199 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5200         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5201         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5202         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5203 #endif
5204         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5205         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5206         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5207
5208         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5209                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5210                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5211
5212                 size = zone->spanned_pages;
5213                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5214
5215                 /*
5216                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5217                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5218                  * and per-cpu initialisations
5219                  */
5220                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5221                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5222                         if (freesize >= memmap_pages) {
5223                                 freesize -= memmap_pages;
5224                                 if (memmap_pages)
5225                                         printk(KERN_DEBUG
5226                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5227                                                zone_names[j], memmap_pages);
5228                         } else
5229                                 printk(KERN_WARNING
5230                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5231                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5232                 }
5233
5234                 /* Account for reserved pages */
5235                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5236                         freesize -= dma_reserve;
5237                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5238                                         zone_names[0], dma_reserve);
5239                 }
5240
5241                 if (!is_highmem_idx(j))
5242                         nr_kernel_pages += freesize;
5243                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5244                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5245                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5246                 nr_all_pages += freesize;
5247
5248                 /*
5249                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5250                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5251                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5252                  */
5253                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5254 #ifdef CONFIG_NUMA
5255                 zone->node = nid;
5256                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5257                                                 / 100;
5258                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5259 #endif
5260                 zone->name = zone_names[j];
5261                 spin_lock_init(&zone->lock);
5262                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5263                 zone_seqlock_init(zone);
5264                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5265                 zone_pcp_init(zone);
5266
5267                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5268                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5269
5270                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5271                 if (!size)
5272                         continue;
5273
5274                 set_pageblock_order();
5275                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5276                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5277                 BUG_ON(ret);
5278                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5279                 zone_start_pfn += size;
5280         }
5281 }
5282
5283 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5284 {
5285         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5286         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5287
5288         /* Skip empty nodes */
5289         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5290                 return;
5291
5292 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5293         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5294         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5295         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5296         if (!pgdat->node_mem_map) {
5297                 unsigned long size, end;
5298                 struct page *map;
5299
5300                 /*
5301                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5302                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5303                  * for the buddy allocator to function correctly.
5304                  */
5305                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5306                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5307                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5308                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5309                 if (!map)
5310                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5311                                                                pgdat->node_id);
5312                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5313         }
5314 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5315         /*
5316          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5317          */
5318         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5319                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5320 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5321                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5322                         mem_map -= offset;
5323 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5324         }
5325 #endif
5326 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5327 }
5328
5329 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5330                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5331 {
5332         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5333         unsigned long start_pfn = 0;
5334         unsigned long end_pfn = 0;
5335
5336         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5337         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5338
5339         reset_deferred_meminit(pgdat);
5340         pgdat->node_id = nid;
5341         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5342 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5343         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5344         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5345                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5346                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5347 #endif
5348         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5349                                   zones_size, zholes_size);
5350
5351         alloc_node_mem_map(pgdat);
5352 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5353         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5354                 nid, (unsigned long)pgdat,
5355                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5356 #endif
5357
5358         free_area_init_core(pgdat);
5359 }
5360
5361 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5362
5363 #if MAX_NUMNODES > 1
5364 /*
5365  * Figure out the number of possible node ids.
5366  */
5367 void __init setup_nr_node_ids(void)
5368 {
5369         unsigned int highest;
5370
5371         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5372         nr_node_ids = highest + 1;
5373 }
5374 #endif
5375
5376 /**
5377  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5378  *
5379  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5380  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5381  * all the nodes.
5382  *
5383  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5384  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5385  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5386  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5387  *
5388  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5389  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5390  * populated node map.
5391  *
5392  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5393  * requirement (single node).
5394  */
5395 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5396 {
5397         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5398         unsigned long start, end, mask;
5399         int last_nid = -1;
5400         int i, nid;
5401
5402         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5403                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5404                         last_nid = nid;
5405                         last_end = end;
5406                         continue;
5407                 }
5408
5409                 /*
5410                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5411                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5412                  * too coarse to separate the current node from the last.
5413                  */
5414                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5415                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5416                         mask <<= 1;
5417
5418                 /* accumulate all internode masks */
5419                 accl_mask |= mask;
5420         }
5421
5422         /* convert mask to number of pages */
5423         return ~accl_mask + 1;
5424 }
5425
5426 /* Find the lowest pfn for a node */
5427 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5428 {
5429         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5430         unsigned long start_pfn;
5431         int i;
5432
5433         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5434                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5435
5436         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5437                 printk(KERN_WARNING
5438                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5439                 return 0;
5440         }
5441
5442         return min_pfn;
5443 }
5444
5445 /**
5446  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5447  *
5448  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5449  * memblock_set_node().
5450  */
5451 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5452 {
5453         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5454 }
5455
5456 /*
5457  * early_calculate_totalpages()
5458  * Sum pages in active regions for movable zone.
5459  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5460  */
5461 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5462 {
5463         unsigned long totalpages = 0;
5464         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5465         int i, nid;
5466
5467         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5468                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5469
5470                 totalpages += pages;
5471                 if (pages)
5472                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5473         }
5474         return totalpages;
5475 }
5476
5477 /*
5478  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5479  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5480  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5481  * others
5482  */
5483 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5484 {
5485         int i, nid;
5486         unsigned long usable_startpfn;
5487         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5488         /* save the state before borrow the nodemask */
5489         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5490         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5491         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5492         struct memblock_region *r;
5493
5494         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5495         find_usable_zone_for_movable();
5496
5497         /*
5498          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5499          * options.
5500          */
5501         if (movable_node_is_enabled()) {
5502                 for_each_memblock(memory, r) {
5503                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5504                                 continue;
5505
5506                         nid = r->nid;
5507
5508                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5509                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5510                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5511                                 usable_startpfn;
5512                 }
5513
5514                 goto out2;
5515         }
5516
5517         /*
5518          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5519          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5520          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5521          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5522          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5523          * what movablecore would have allowed.
5524          */
5525         if (required_movablecore) {
5526                 unsigned long corepages;
5527
5528                 /*
5529                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5530                  * was requested by the user
5531                  */
5532                 required_movablecore =
5533                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5534                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5535                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5536
5537                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5538         }
5539
5540         /*
5541          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5542          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5543          */
5544         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5545                 goto out;
5546
5547         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5548         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5549
5550 restart:
5551         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5552         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5553         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5554                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5555
5556                 /*
5557                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5558                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5559                  * amount of memory for the kernel
5560                  */
5561                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5562                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5563
5564                 /*
5565                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5566                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5567                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5568                  */
5569                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5570
5571                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5572                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5573                         unsigned long size_pages;
5574
5575                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5576                         if (start_pfn >= end_pfn)
5577                                 continue;
5578
5579                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5580                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5581                                 unsigned long kernel_pages;
5582                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5583                                                                 - start_pfn;
5584
5585                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5586                                                         kernelcore_remaining);
5587                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5588                                                         required_kernelcore);
5589
5590                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5591                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5592
5593                                         /*
5594                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5595                                          * that if we have to rebalance
5596                                          * kernelcore across nodes, we will
5597                                          * not double account here
5598                                          */
5599                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5600                                         continue;
5601                                 }
5602                                 start_pfn = usable_startpfn;
5603                         }
5604
5605                         /*
5606                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5607                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5608                          * number of pages used as kernelcore
5609                          */
5610                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5611                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5612                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5613                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5614
5615                         /*
5616                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5617                          * break if the kernelcore for this node has been
5618                          * satisfied
5619                          */
5620                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5621                                                                 size_pages);
5622                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5623                         if (!kernelcore_remaining)
5624                                 break;
5625                 }
5626         }
5627
5628         /*
5629          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5630          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5631          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5632          * satisfied
5633          */
5634         usable_nodes--;
5635         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5636                 goto restart;
5637
5638 out2:
5639         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5640         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5641                 zone_movable_pfn[nid] =
5642                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5643
5644 out:
5645         /* restore the node_state */
5646         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5647 }
5648
5649 /* Any regular or high memory on that node ? */
5650 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5651 {
5652         enum zone_type zone_type;
5653
5654         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5655                 return;
5656
5657         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5658                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5659                 if (populated_zone(zone)) {
5660                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5661                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5662                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5663                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5664                         break;
5665                 }
5666         }
5667 }
5668
5669 /**
5670  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5671  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5672  *
5673  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5674  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5675  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5676  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5677  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5678  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5679  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5680  * at arch_max_dma_pfn.
5681  */
5682 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5683 {
5684         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5685         int i, nid;
5686
5687         /* Record where the zone boundaries are */
5688         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5689                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5690         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5691                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5692
5693         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
5694
5695         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5696                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5697                         continue;
5698
5699                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
5700                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
5701                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
5702
5703                 start_pfn = end_pfn;
5704         }
5705         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5706         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5707
5708         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5709         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5710         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5711
5712         /* Print out the zone ranges */
5713         pr_info("Zone ranges:\n");
5714         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5715                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5716                         continue;
5717                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5718                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5719                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5720                         pr_cont("empty\n");
5721                 else
5722                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5723                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5724                                         << PAGE_SHIFT,
5725                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5726                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5727         }
5728
5729         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5730         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5731         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5732                 if (zone_movable_pfn[i])
5733                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5734                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5735         }
5736
5737         /* Print out the early node map */
5738         pr_info("Early memory node ranges\n");
5739         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5740                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5741                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5742                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5743
5744         /* Initialise every node */
5745         mminit_verify_pageflags_layout();
5746         setup_nr_node_ids();
5747         for_each_online_node(nid) {
5748                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5749                 free_area_init_node(nid, NULL,
5750                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5751
5752                 /* Any memory on that node */
5753                 if (pgdat->node_present_pages)
5754                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5755                 check_for_memory(pgdat, nid);
5756         }
5757 }
5758
5759 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5760 {
5761         unsigned long long coremem;
5762         if (!p)
5763                 return -EINVAL;
5764
5765         coremem = memparse(p, &p);
5766         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5767
5768         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5769         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5770
5771         return 0;
5772 }
5773
5774 /*
5775  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5776  * cannot be reclaimed or migrated.
5777  */
5778 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5779 {
5780         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5781 }
5782
5783 /*
5784  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5785  * can be reclaimed or migrated.
5786  */
5787 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5788 {
5789         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5790 }
5791
5792 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5793 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5794
5795 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5796
5797 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5798 {
5799         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5800         page_zone(page)->managed_pages += count;
5801         totalram_pages += count;
5802 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5803         if (PageHighMem(page))
5804                 totalhigh_pages += count;
5805 #endif
5806         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5807 }
5808 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5809
5810 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5811 {
5812         void *pos;
5813         unsigned long pages = 0;
5814
5815         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5816         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5817         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5818                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5819                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5820                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5821         }
5822
5823         if (pages && s)
5824                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5825                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5826
5827         return pages;
5828 }
5829 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5830
5831 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5832 void free_highmem_page(struct page *page)
5833 {
5834         __free_reserved_page(page);
5835         totalram_pages++;
5836         page_zone(page)->managed_pages++;
5837         totalhigh_pages++;
5838 }
5839 #endif
5840
5841
5842 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5843 {
5844         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5845         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5846
5847         physpages = get_num_physpages();
5848         codesize = _etext - _stext;
5849         datasize = _edata - _sdata;
5850         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5851         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5852         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5853         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5854
5855         /*
5856          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5857          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5858          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5859          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5860          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5861          */
5862 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5863         do { \
5864                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5865                         size -= adj; \
5866         } while (0)
5867
5868         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5869                      _sinittext, init_code_size);
5870         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5871         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5872         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5873         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5874
5875 #undef  adj_init_size
5876
5877         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5878                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5879                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5880 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5881                ", %luK highmem"
5882 #endif
5883                "%s%s)\n",
5884                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5885                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5886                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5887                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5888                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5889 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5890                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5891 #endif
5892                str ? ", " : "", str ? str : "");
5893 }
5894
5895 /**
5896  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5897  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5898  *
5899  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
5900  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5901  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5902  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5903  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5904  * smaller per-cpu batchsize.
5905  */
5906 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5907 {
5908         dma_reserve = new_dma_reserve;
5909 }
5910
5911 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5912 {
5913         free_area_init_node(0, zones_size,
5914                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5915 }
5916
5917 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5918                                  unsigned long action, void *hcpu)
5919 {
5920         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5921
5922         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5923                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5924                 drain_pages(cpu);
5925
5926                 /*
5927                  * Spill the event counters of the dead processor
5928                  * into the current processors event counters.
5929                  * This artificially elevates the count of the current
5930                  * processor.
5931                  */
5932                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5933
5934                 /*
5935                  * Zero the differential counters of the dead processor
5936                  * so that the vm statistics are consistent.
5937                  *
5938                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5939                  * race with what we are doing.
5940                  */
5941                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5942         }
5943         return NOTIFY_OK;
5944 }
5945
5946 void __init page_alloc_init(void)
5947 {
5948         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5949 }
5950
5951 /*
5952  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
5953  *      or min_free_kbytes changes.
5954  */
5955 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5956 {
5957         struct pglist_data *pgdat;
5958         unsigned long reserve_pages = 0;
5959         enum zone_type i, j;
5960
5961         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5962                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5963                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5964                         long max = 0;
5965
5966                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5967                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5968                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5969                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5970                         }
5971
5972                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5973                         max += high_wmark_pages(zone);
5974
5975                         if (max > zone->managed_pages)
5976                                 max = zone->managed_pages;
5977
5978                         zone->totalreserve_pages = max;
5979
5980                         reserve_pages += max;
5981                 }
5982         }
5983         totalreserve_pages = reserve_pages;
5984 }
5985
5986 /*
5987  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5988  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5989  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5990  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5991  */
5992 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5993 {
5994         struct pglist_data *pgdat;
5995         enum zone_type j, idx;
5996
5997         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5998                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5999                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6000                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6001
6002                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6003
6004                         idx = j;
6005                         while (idx) {
6006                                 struct zone *lower_zone;
6007
6008                                 idx--;
6009
6010                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6011                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6012
6013                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6014                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6015                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6016                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6017                         }
6018                 }
6019         }
6020
6021         /* update totalreserve_pages */
6022         calculate_totalreserve_pages();
6023 }
6024
6025 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6026 {
6027         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6028         unsigned long lowmem_pages = 0;
6029         struct zone *zone;
6030         unsigned long flags;
6031
6032         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6033         for_each_zone(zone) {
6034                 if (!is_highmem(zone))
6035                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6036         }
6037
6038         for_each_zone(zone) {
6039                 u64 tmp;
6040
6041                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6042                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6043                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6044                 if (is_highmem(zone)) {
6045                         /*
6046                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6047                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6048                          * value here.
6049                          *
6050                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6051                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6052                          * not be capped for highmem.
6053                          */
6054                         unsigned long min_pages;
6055
6056                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6057                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6058                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6059                 } else {
6060                         /*
6061                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6062                          * proportionate to the zone's size.
6063                          */
6064                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6065                 }
6066
6067                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6068                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6069
6070                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6071                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6072                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6073
6074                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6075         }
6076
6077         /* update totalreserve_pages */
6078         calculate_totalreserve_pages();
6079 }
6080
6081 /**
6082  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6083  * or when memory is hot-{added|removed}
6084  *
6085  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6086  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6087  */
6088 void setup_per_zone_wmarks(void)
6089 {
6090         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6091         __setup_per_zone_wmarks();
6092         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6093 }
6094
6095 /*
6096  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6097  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6098  * to be referenced again before it is swapped out.
6099  *
6100  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6101  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6102  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6103  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6104  *
6105  * total     target    max
6106  * memory    ratio     inactive anon
6107  * -------------------------------------
6108  *   10MB       1         5MB
6109  *  100MB       1        50MB
6110  *    1GB       3       250MB
6111  *   10GB      10       0.9GB
6112  *  100GB      31         3GB
6113  *    1TB     101        10GB
6114  *   10TB     320        32GB
6115  */
6116 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6117 {
6118         unsigned int gb, ratio;
6119
6120         /* Zone size in gigabytes */
6121         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6122         if (gb)
6123                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6124         else
6125                 ratio = 1;
6126
6127         zone->inactive_ratio = ratio;
6128 }
6129
6130 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6131 {
6132         struct zone *zone;
6133
6134         for_each_zone(zone)
6135                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6136 }
6137
6138 /*
6139  * Initialise min_free_kbytes.
6140  *
6141  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6142  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6143  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6144  *
6145  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6146  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6147  *
6148  * which yields
6149  *
6150  * 16MB:        512k
6151  * 32MB:        724k
6152  * 64MB:        1024k
6153  * 128MB:       1448k
6154  * 256MB:       2048k
6155  * 512MB:       2896k
6156  * 1024MB:      4096k
6157  * 2048MB:      5792k
6158  * 4096MB:      8192k
6159  * 8192MB:      11584k
6160  * 16384MB:     16384k
6161  */
6162 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6163 {
6164         unsigned long lowmem_kbytes;
6165         int new_min_free_kbytes;
6166
6167         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6168         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6169
6170         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6171                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6172                 if (min_free_kbytes < 128)
6173                         min_free_kbytes = 128;
6174                 if (min_free_kbytes > 65536)
6175                         min_free_kbytes = 65536;
6176         } else {
6177                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6178                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6179         }
6180         setup_per_zone_wmarks();
6181         refresh_zone_stat_thresholds();
6182         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6183         setup_per_zone_inactive_ratio();
6184         return 0;
6185 }
6186 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6187
6188 /*
6189  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6190  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6191  *      changes.
6192  */
6193 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6194         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6195 {
6196         int rc;
6197
6198         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6199         if (rc)
6200                 return rc;
6201
6202         if (write) {
6203                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6204                 setup_per_zone_wmarks();
6205         }
6206         return 0;
6207 }
6208
6209 #ifdef CONFIG_NUMA
6210 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6211         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6212 {
6213         struct zone *zone;
6214         int rc;
6215
6216         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6217         if (rc)
6218                 return rc;
6219
6220         for_each_zone(zone)
6221                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6222                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6223         return 0;
6224 }
6225
6226 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6227         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6228 {
6229         struct zone *zone;
6230         int rc;
6231
6232         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6233         if (rc)
6234                 return rc;
6235
6236         for_each_zone(zone)
6237                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6238                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6239         return 0;
6240 }
6241 #endif
6242
6243 /*
6244  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6245  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6246  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6247  *
6248  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6249  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6250  * if in function of the boot time zone sizes.
6251  */
6252 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6253         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6254 {
6255         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6256         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6257         return 0;
6258 }
6259
6260 /*
6261  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6262  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6263  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6264  */
6265 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6266         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6267 {
6268         struct zone *zone;
6269         int old_percpu_pagelist_fraction;
6270         int ret;
6271
6272         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6273         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6274
6275         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6276         if (!write || ret < 0)
6277                 goto out;
6278
6279         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6280         if (percpu_pagelist_fraction &&
6281             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6282                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6283                 ret = -EINVAL;
6284                 goto out;
6285         }
6286
6287         /* No change? */
6288         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6289                 goto out;
6290
6291         for_each_populated_zone(zone) {
6292                 unsigned int cpu;
6293
6294                 for_each_possible_cpu(cpu)
6295                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6296                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6297         }
6298 out:
6299         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6300         return ret;
6301 }
6302
6303 #ifdef CONFIG_NUMA
6304 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6305
6306 static int __init set_hashdist(char *str)
6307 {
6308         if (!str)
6309                 return 0;
6310         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6311         return 1;
6312 }
6313 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6314 #endif
6315
6316 /*
6317  * allocate a large system hash table from bootmem
6318  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6319  *   quantity of entries
6320  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6321  */
6322 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6323                                      unsigned long bucketsize,
6324                                      unsigned long numentries,
6325                                      int scale,
6326                                      int flags,
6327                                      unsigned int *_hash_shift,
6328                                      unsigned int *_hash_mask,
6329                                      unsigned long low_limit,
6330                                      unsigned long high_limit)
6331 {
6332         unsigned long long max = high_limit;
6333         unsigned long log2qty, size;
6334         void *table = NULL;
6335
6336         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6337         if (!numentries) {
6338                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6339                 numentries = nr_kernel_pages;
6340
6341                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6342                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6343                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6344
6345                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6346                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6347                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6348                 else
6349                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6350
6351                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6352                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6353                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6354                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6355                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6356                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6357                                 BUG_ON(!numentries);
6358                         }
6359                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6360                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6361         }
6362         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6363
6364         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6365         if (max == 0) {
6366                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6367                 do_div(max, bucketsize);
6368         }
6369         max = min(max, 0x80000000ULL);
6370
6371         if (numentries < low_limit)
6372                 numentries = low_limit;
6373         if (numentries > max)
6374                 numentries = max;
6375
6376         log2qty = ilog2(numentries);
6377
6378         do {
6379                 size = bucketsize << log2qty;
6380                 if (flags & HASH_EARLY)
6381                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6382                 else if (hashdist)
6383                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6384                 else {
6385                         /*
6386                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6387                          * some pages at the end of hash table which
6388                          * alloc_pages_exact() automatically does
6389                          */
6390                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6391                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6392                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6393                         }
6394                 }
6395         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6396
6397         if (!table)
6398                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6399
6400         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6401                tablename,
6402                (1UL << log2qty),
6403                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6404                size);
6405
6406         if (_hash_shift)
6407                 *_hash_shift = log2qty;
6408         if (_hash_mask)
6409                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6410
6411         return table;
6412 }
6413
6414 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6415 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6416                                                         unsigned long pfn)
6417 {
6418 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6419         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6420 #else
6421         return zone->pageblock_flags;
6422 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6423 }
6424
6425 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6426 {
6427 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6428         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6429         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6430 #else
6431         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6432         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6433 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6434 }
6435
6436 /**
6437  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6438  * @page: The page within the block of interest
6439  * @pfn: The target page frame number
6440  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6441  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6442  *
6443  * Return: pageblock_bits flags
6444  */
6445 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6446                                         unsigned long end_bitidx,
6447                                         unsigned long mask)
6448 {
6449         struct zone *zone;
6450         unsigned long *bitmap;
6451         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6452         unsigned long word;
6453
6454         zone = page_zone(page);
6455         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6456         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6457         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6458         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6459
6460         word = bitmap[word_bitidx];
6461         bitidx += end_bitidx;
6462         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6463 }
6464
6465 /**
6466  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6467  * @page: The page within the block of interest
6468  * @flags: The flags to set
6469  * @pfn: The target page frame number
6470  * @end_bitidx: The last bit of interest
6471  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6472  */
6473 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6474                                         unsigned long pfn,
6475                                         unsigned long end_bitidx,
6476                                         unsigned long mask)
6477 {
6478         struct zone *zone;
6479         unsigned long *bitmap;
6480         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6481         unsigned long old_word, word;
6482
6483         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6484
6485         zone = page_zone(page);
6486         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6487         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6488         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6489         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6490
6491         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6492
6493         bitidx += end_bitidx;
6494         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6495         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6496
6497         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6498         for (;;) {
6499                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6500                 if (word == old_word)
6501                         break;
6502                 word = old_word;
6503         }
6504 }
6505
6506 /*
6507  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6508  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6509  *
6510  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6511  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6512  * expect this function should be exact.
6513  */
6514 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6515                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6516 {
6517         unsigned long pfn, iter, found;
6518         int mt;
6519
6520         /*
6521          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6522          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6523          */
6524         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6525                 return false;
6526         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6527         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6528                 return false;
6529
6530         pfn = page_to_pfn(page);
6531         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6532                 unsigned long check = pfn + iter;
6533
6534                 if (!pfn_valid_within(check))
6535                         continue;
6536
6537                 page = pfn_to_page(check);
6538
6539                 /*
6540                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6541                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6542                  * handle each tail page individually in migration.
6543                  */
6544                 if (PageHuge(page)) {
6545                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6546                         continue;
6547                 }
6548
6549                 /*
6550                  * We can't use page_count without pin a page
6551                  * because another CPU can free compound page.
6552                  * This check already skips compound tails of THP
6553                  * because their page->_count is zero at all time.
6554                  */
6555                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6556                         if (PageBuddy(page))
6557                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6558                         continue;
6559                 }
6560
6561                 /*
6562                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6563                  * page_count() is not 0.
6564                  */
6565                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6566                         continue;
6567
6568                 if (!PageLRU(page))
6569                         found++;
6570                 /*
6571                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6572                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6573                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6574                  */
6575                 /*
6576                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6577                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6578                  *
6579                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6580                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6581                  * page at boot.
6582                  */
6583                 if (found > count)
6584                         return true;
6585         }
6586         return false;
6587 }
6588
6589 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6590 {
6591         struct zone *zone;
6592         unsigned long pfn;
6593
6594         /*
6595          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6596          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6597          * the zone but still within the section.
6598          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6599          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6600          */
6601         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6602                 return false;
6603
6604         zone = page_zone(page);
6605         pfn = page_to_pfn(page);
6606         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6607                 return false;
6608
6609         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6610 }
6611
6612 #ifdef CONFIG_CMA
6613
6614 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6615 {
6616         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6617                              pageblock_nr_pages) - 1);
6618 }
6619
6620 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6621 {
6622         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6623                                 pageblock_nr_pages));
6624 }
6625
6626 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6627 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6628                                         unsigned long start, unsigned long end)
6629 {
6630         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6631         unsigned long nr_reclaimed;
6632         unsigned long pfn = start;
6633         unsigned int tries = 0;
6634         int ret = 0;
6635
6636         migrate_prep();
6637
6638         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6639                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6640                         ret = -EINTR;
6641                         break;
6642                 }
6643
6644                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6645                         cc->nr_migratepages = 0;
6646                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6647                         if (!pfn) {
6648                                 ret = -EINTR;
6649                                 break;
6650                         }
6651                         tries = 0;
6652                 } else if (++tries == 5) {
6653                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6654                         break;
6655                 }
6656
6657                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6658                                                         &cc->migratepages);
6659                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6660
6661                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6662                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6663         }
6664         if (ret < 0) {
6665                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6666                 return ret;
6667         }
6668         return 0;
6669 }
6670
6671 /**
6672  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6673  * @start:      start PFN to allocate
6674  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6675  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6676  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6677  *                      in range must have the same migratetype and it must
6678  *                      be either of the two.
6679  *
6680  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6681  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6682  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6683  * pages fall in.
6684  *
6685  * The PFN range must belong to a single zone.
6686  *
6687  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6688  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6689  * need to be freed with free_contig_range().
6690  */
6691 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6692                        unsigned migratetype)
6693 {
6694         unsigned long outer_start, outer_end;
6695         unsigned int order;
6696         int ret = 0;
6697
6698         struct compact_control cc = {
6699                 .nr_migratepages = 0,
6700                 .order = -1,
6701                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6702                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6703                 .ignore_skip_hint = true,
6704         };
6705         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6706
6707         /*
6708          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6709          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6710          * have different sizes, and due to the way page allocator
6711          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6712          * that page allocator won't try to merge buddies from
6713          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6714          * other migration type.
6715          *
6716          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6717          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6718          * we are interested in).  This will put all the pages in
6719          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6720          *
6721          * When this is done, we take the pages in range from page
6722          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6723          * page allocator will never consider using them.
6724          *
6725          * This lets us mark the pageblocks back as
6726          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6727          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6728          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6729          */
6730
6731         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6732                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6733                                        false);
6734         if (ret)
6735                 return ret;
6736
6737         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6738         if (ret)
6739                 goto done;
6740
6741         /*
6742          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6743          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6744          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6745          * What we are going to do is to allocate all pages from
6746          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6747          *
6748          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6749          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6750          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6751          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6752          * once this is done free the pages we are not interested in.
6753          *
6754          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6755          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6756          */
6757
6758         lru_add_drain_all();
6759         drain_all_pages(cc.zone);
6760
6761         order = 0;
6762         outer_start = start;
6763         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6764                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6765                         ret = -EBUSY;
6766                         goto done;
6767                 }
6768                 outer_start &= ~0UL << order;
6769         }
6770
6771         /* Make sure the range is really isolated. */
6772         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6773                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6774                         __func__, outer_start, end);
6775                 ret = -EBUSY;
6776                 goto done;
6777         }
6778
6779         /* Grab isolated pages from freelists. */
6780         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6781         if (!outer_end) {
6782                 ret = -EBUSY;
6783                 goto done;
6784         }
6785
6786         /* Free head and tail (if any) */
6787         if (start != outer_start)
6788                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6789         if (end != outer_end)
6790                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6791
6792 done:
6793         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6794                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6795         return ret;
6796 }
6797
6798 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6799 {
6800         unsigned int count = 0;
6801
6802         for (; nr_pages--; pfn++) {
6803                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6804
6805                 count += page_count(page) != 1;
6806                 __free_page(page);
6807         }
6808         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6809 }
6810 #endif
6811
6812 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6813 /*
6814  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6815  * page high values need to be recalulated.
6816  */
6817 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6818 {
6819         unsigned cpu;
6820         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6821         for_each_possible_cpu(cpu)
6822                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6823                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6824         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6825 }
6826 #endif
6827
6828 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6829 {
6830         unsigned long flags;
6831         int cpu;
6832         struct per_cpu_pageset *pset;
6833
6834         /* avoid races with drain_pages()  */
6835         local_irq_save(flags);
6836         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6837                 for_each_online_cpu(cpu) {
6838                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6839                         drain_zonestat(zone, pset);
6840                 }
6841                 free_percpu(zone->pageset);
6842                 zone->pageset = &boot_pageset;
6843         }
6844         local_irq_restore(flags);
6845 }
6846
6847 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6848 /*
6849  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6850  */
6851 void
6852 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6853 {
6854         struct page *page;
6855         struct zone *zone;
6856         unsigned int order, i;
6857         unsigned long pfn;
6858         unsigned long flags;
6859         /* find the first valid pfn */
6860         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6861                 if (pfn_valid(pfn))
6862                         break;
6863         if (pfn == end_pfn)
6864                 return;
6865         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6866         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6867         pfn = start_pfn;
6868         while (pfn < end_pfn) {
6869                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6870                         pfn++;
6871                         continue;
6872                 }
6873                 page = pfn_to_page(pfn);
6874                 /*
6875                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6876                  * page_count() is not 0.
6877                  */
6878                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6879                         pfn++;
6880                         SetPageReserved(page);
6881                         continue;
6882                 }
6883
6884                 BUG_ON(page_count(page));
6885                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6886                 order = page_order(page);
6887 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6888                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6889                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6890 #endif
6891                 list_del(&page->lru);
6892                 rmv_page_order(page);
6893                 zone->free_area[order].nr_free--;
6894                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6895                         SetPageReserved((page+i));
6896                 pfn += (1 << order);
6897         }
6898         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6899 }
6900 #endif
6901
6902 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6903 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6904 {
6905         struct zone *zone = page_zone(page);
6906         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6907         unsigned long flags;
6908         unsigned int order;
6909
6910         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6911         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6912                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6913
6914                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6915                         break;
6916         }
6917         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6918
6919         return order < MAX_ORDER;
6920 }
6921 #endif