]> rtime.felk.cvut.cz Git - zynq/linux.git/blob - mm/page_alloc.c
Apply preempt_rt patch-4.9-rt1.patch.xz
[zynq/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/locallock.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68
69 #include <asm/sections.h>
70 #include <asm/tlbflush.h>
71 #include <asm/div64.h>
72 #include "internal.h"
73
74 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
75 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
76 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
77
78 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
79 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
81 #endif
82
83 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
84 /*
85  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
86  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
87  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
88  * defined in <linux/topology.h>.
89  */
90 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
91 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
92 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
93 #endif
94
95 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
96 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
97 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
98 #endif
99
100 /*
101  * Array of node states.
102  */
103 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
104         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
105         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
106 #ifndef CONFIG_NUMA
107         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
108 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
109         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
110 #endif
111 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
112         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
113 #endif
114         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
115 #endif  /* NUMA */
116 };
117 EXPORT_SYMBOL(node_states);
118
119 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
120 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
121
122 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
123 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
124 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
125
126 int percpu_pagelist_fraction;
127 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
128
129 /*
130  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
131  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
132  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
133  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
134  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
135  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
136  */
137 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
138 {
139         return page->index;
140 }
141
142 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
143 {
144         page->index = migratetype;
145 }
146
147 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
148 /*
149  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
150  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
151  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
152  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
153  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
154  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
155  */
156
157 static gfp_t saved_gfp_mask;
158
159 void pm_restore_gfp_mask(void)
160 {
161         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
162         if (saved_gfp_mask) {
163                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
164                 saved_gfp_mask = 0;
165         }
166 }
167
168 void pm_restrict_gfp_mask(void)
169 {
170         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
171         WARN_ON(saved_gfp_mask);
172         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
173         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
174 }
175
176 bool pm_suspended_storage(void)
177 {
178         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
179                 return false;
180         return true;
181 }
182 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
183
184 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
185 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
186 #endif
187
188 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
189
190 /*
191  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
192  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
193  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
194  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
195  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
196  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
197  *
198  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
199  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
200  */
201 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
202 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
203          256,
204 #endif
205 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
206          256,
207 #endif
208 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
209          32,
210 #endif
211          32,
212 };
213
214 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
215
216 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
217 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
218          "DMA",
219 #endif
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
221          "DMA32",
222 #endif
223          "Normal",
224 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
225          "HighMem",
226 #endif
227          "Movable",
228 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
229          "Device",
230 #endif
231 };
232
233 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
234         "Unmovable",
235         "Movable",
236         "Reclaimable",
237         "HighAtomic",
238 #ifdef CONFIG_CMA
239         "CMA",
240 #endif
241 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
242         "Isolate",
243 #endif
244 };
245
246 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
247         NULL,
248         free_compound_page,
249 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
250         free_huge_page,
251 #endif
252 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
253         free_transhuge_page,
254 #endif
255 };
256
257 int min_free_kbytes = 1024;
258 int user_min_free_kbytes = -1;
259 int watermark_scale_factor = 10;
260
261 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
262 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
263 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
264
265 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
266 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
267 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
268 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
269 static unsigned long __initdata required_movablecore;
270 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
271 static bool mirrored_kernelcore;
272
273 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
274 int movable_zone;
275 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
276 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
277
278 #if MAX_NUMNODES > 1
279 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
280 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
281 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
282 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
283 #endif
284
285 static DEFINE_LOCAL_IRQ_LOCK(pa_lock);
286
287 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT_BASE
288 # define cpu_lock_irqsave(cpu, flags)           \
289         local_lock_irqsave_on(pa_lock, flags, cpu)
290 # define cpu_unlock_irqrestore(cpu, flags)      \
291         local_unlock_irqrestore_on(pa_lock, flags, cpu)
292 #else
293 # define cpu_lock_irqsave(cpu, flags)           local_irq_save(flags)
294 # define cpu_unlock_irqrestore(cpu, flags)      local_irq_restore(flags)
295 #endif
296
297 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
298
299 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
300 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
301 {
302         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
303 }
304
305 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
306 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
307 {
308         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
309
310         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
311                 return true;
312
313         return false;
314 }
315
316 /*
317  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
318  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
319  */
320 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
321                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
322                                 unsigned long *nr_initialised)
323 {
324         unsigned long max_initialise;
325
326         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
327         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
328                 return true;
329         /*
330          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
331          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
332          */
333         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
334                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
335
336         (*nr_initialised)++;
337         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
338             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
339                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
340                 return false;
341         }
342
343         return true;
344 }
345 #else
346 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
347 {
348 }
349
350 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
351 {
352         return false;
353 }
354
355 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
356                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
357                                 unsigned long *nr_initialised)
358 {
359         return true;
360 }
361 #endif
362
363 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
364 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
365                                                         unsigned long pfn)
366 {
367 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
368         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
369 #else
370         return page_zone(page)->pageblock_flags;
371 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
372 }
373
374 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
375 {
376 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
377         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
378         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
379 #else
380         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
381         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
382 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
383 }
384
385 /**
386  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
387  * @page: The page within the block of interest
388  * @pfn: The target page frame number
389  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
390  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
391  *
392  * Return: pageblock_bits flags
393  */
394 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
395                                         unsigned long pfn,
396                                         unsigned long end_bitidx,
397                                         unsigned long mask)
398 {
399         unsigned long *bitmap;
400         unsigned long bitidx, word_bitidx;
401         unsigned long word;
402
403         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
404         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
405         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
406         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
407
408         word = bitmap[word_bitidx];
409         bitidx += end_bitidx;
410         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
411 }
412
413 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
414                                         unsigned long end_bitidx,
415                                         unsigned long mask)
416 {
417         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
418 }
419
420 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
421 {
422         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
423 }
424
425 /**
426  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
427  * @page: The page within the block of interest
428  * @flags: The flags to set
429  * @pfn: The target page frame number
430  * @end_bitidx: The last bit of interest
431  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
432  */
433 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
434                                         unsigned long pfn,
435                                         unsigned long end_bitidx,
436                                         unsigned long mask)
437 {
438         unsigned long *bitmap;
439         unsigned long bitidx, word_bitidx;
440         unsigned long old_word, word;
441
442         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
443
444         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
445         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
446         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
447         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
448
449         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
450
451         bitidx += end_bitidx;
452         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
453         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
454
455         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
456         for (;;) {
457                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
458                 if (word == old_word)
459                         break;
460                 word = old_word;
461         }
462 }
463
464 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
465 {
466         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
467                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
468                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
469
470         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
471                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
472 }
473
474 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
475 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
476 {
477         int ret = 0;
478         unsigned seq;
479         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
480         unsigned long sp, start_pfn;
481
482         do {
483                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
484                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
485                 sp = zone->spanned_pages;
486                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
487                         ret = 1;
488         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
489
490         if (ret)
491                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
492                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
493                         start_pfn, start_pfn + sp);
494
495         return ret;
496 }
497
498 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
499 {
500         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
501                 return 0;
502         if (zone != page_zone(page))
503                 return 0;
504
505         return 1;
506 }
507 /*
508  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
509  */
510 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
511 {
512         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
513                 return 1;
514         if (!page_is_consistent(zone, page))
515                 return 1;
516
517         return 0;
518 }
519 #else
520 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
521 {
522         return 0;
523 }
524 #endif
525
526 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
527                 unsigned long bad_flags)
528 {
529         static unsigned long resume;
530         static unsigned long nr_shown;
531         static unsigned long nr_unshown;
532
533         /*
534          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
535          * or allow a steady drip of one report per second.
536          */
537         if (nr_shown == 60) {
538                 if (time_before(jiffies, resume)) {
539                         nr_unshown++;
540                         goto out;
541                 }
542                 if (nr_unshown) {
543                         pr_alert(
544                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
545                                 nr_unshown);
546                         nr_unshown = 0;
547                 }
548                 nr_shown = 0;
549         }
550         if (nr_shown++ == 0)
551                 resume = jiffies + 60 * HZ;
552
553         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
554                 current->comm, page_to_pfn(page));
555         __dump_page(page, reason);
556         bad_flags &= page->flags;
557         if (bad_flags)
558                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
559                                                 bad_flags, &bad_flags);
560         dump_page_owner(page);
561
562         print_modules();
563         dump_stack();
564 out:
565         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
566         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
567         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
568 }
569
570 /*
571  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
572  *
573  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
574  *
575  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
576  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
577  *
578  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
579  * page destructors. See compound_page_dtors.
580  *
581  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
582  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
583  */
584
585 void free_compound_page(struct page *page)
586 {
587         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
588 }
589
590 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
591 {
592         int i;
593         int nr_pages = 1 << order;
594
595         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
596         set_compound_order(page, order);
597         __SetPageHead(page);
598         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
599                 struct page *p = page + i;
600                 set_page_count(p, 0);
601                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
602                 set_compound_head(p, page);
603         }
604         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
605 }
606
607 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
608 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
609 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
610                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
611 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
612 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
613
614 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
615 {
616         if (!buf)
617                 return -EINVAL;
618         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
619 }
620 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
621
622 static bool need_debug_guardpage(void)
623 {
624         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
625         if (!debug_pagealloc_enabled())
626                 return false;
627
628         if (!debug_guardpage_minorder())
629                 return false;
630
631         return true;
632 }
633
634 static void init_debug_guardpage(void)
635 {
636         if (!debug_pagealloc_enabled())
637                 return;
638
639         if (!debug_guardpage_minorder())
640                 return;
641
642         _debug_guardpage_enabled = true;
643 }
644
645 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
646         .need = need_debug_guardpage,
647         .init = init_debug_guardpage,
648 };
649
650 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
651 {
652         unsigned long res;
653
654         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
655                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
656                 return 0;
657         }
658         _debug_guardpage_minorder = res;
659         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
660         return 0;
661 }
662 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
663
664 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
665                                 unsigned int order, int migratetype)
666 {
667         struct page_ext *page_ext;
668
669         if (!debug_guardpage_enabled())
670                 return false;
671
672         if (order >= debug_guardpage_minorder())
673                 return false;
674
675         page_ext = lookup_page_ext(page);
676         if (unlikely(!page_ext))
677                 return false;
678
679         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
680
681         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
682         set_page_private(page, order);
683         /* Guard pages are not available for any usage */
684         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
685
686         return true;
687 }
688
689 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
690                                 unsigned int order, int migratetype)
691 {
692         struct page_ext *page_ext;
693
694         if (!debug_guardpage_enabled())
695                 return;
696
697         page_ext = lookup_page_ext(page);
698         if (unlikely(!page_ext))
699                 return;
700
701         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
702
703         set_page_private(page, 0);
704         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
705                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
706 }
707 #else
708 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
709 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
710                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
711 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
712                                 unsigned int order, int migratetype) {}
713 #endif
714
715 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
716 {
717         set_page_private(page, order);
718         __SetPageBuddy(page);
719 }
720
721 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
722 {
723         __ClearPageBuddy(page);
724         set_page_private(page, 0);
725 }
726
727 /*
728  * This function checks whether a page is free && is the buddy
729  * we can do coalesce a page and its buddy if
730  * (a) the buddy is not in a hole &&
731  * (b) the buddy is in the buddy system &&
732  * (c) a page and its buddy have the same order &&
733  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
734  *
735  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
736  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
737  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
738  * serialized by zone->lock.
739  *
740  * For recording page's order, we use page_private(page).
741  */
742 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
743                                                         unsigned int order)
744 {
745         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
746                 return 0;
747
748         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
749                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
750                         return 0;
751
752                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
753
754                 return 1;
755         }
756
757         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
758                 /*
759                  * zone check is done late to avoid uselessly
760                  * calculating zone/node ids for pages that could
761                  * never merge.
762                  */
763                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
764                         return 0;
765
766                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
767
768                 return 1;
769         }
770         return 0;
771 }
772
773 /*
774  * Freeing function for a buddy system allocator.
775  *
776  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
777  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
778  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
779  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
780  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
781  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
782  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
783  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
784  * parts of the VM system.
785  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
786  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
787  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
788  * field.
789  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
790  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
791  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
792  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
793  * triggers coalescing into a block of larger size.
794  *
795  * -- nyc
796  */
797
798 static inline void __free_one_page(struct page *page,
799                 unsigned long pfn,
800                 struct zone *zone, unsigned int order,
801                 int migratetype)
802 {
803         unsigned long page_idx;
804         unsigned long combined_idx;
805         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
806         struct page *buddy;
807         unsigned int max_order;
808
809         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
810
811         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
812         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
813
814         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
815         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
816                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
817
818         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
819
820         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
821         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
822
823 continue_merging:
824         while (order < max_order - 1) {
825                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
826                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
827                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
828                         goto done_merging;
829                 /*
830                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
831                  * merge with it and move up one order.
832                  */
833                 if (page_is_guard(buddy)) {
834                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
835                 } else {
836                         list_del(&buddy->lru);
837                         zone->free_area[order].nr_free--;
838                         rmv_page_order(buddy);
839                 }
840                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
841                 page = page + (combined_idx - page_idx);
842                 page_idx = combined_idx;
843                 order++;
844         }
845         if (max_order < MAX_ORDER) {
846                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
847                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
848                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
849                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
850                  *
851                  * We don't want to hit this code for the more frequent
852                  * low-order merging.
853                  */
854                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
855                         int buddy_mt;
856
857                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
858                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
859                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
860
861                         if (migratetype != buddy_mt
862                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
863                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
864                                 goto done_merging;
865                 }
866                 max_order++;
867                 goto continue_merging;
868         }
869
870 done_merging:
871         set_page_order(page, order);
872
873         /*
874          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
875          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
876          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
877          * that is happening, add the free page to the tail of the list
878          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
879          * as a higher order page
880          */
881         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
882                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
883                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
884                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
885                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
886                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
887                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
888                         list_add_tail(&page->lru,
889                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
890                         goto out;
891                 }
892         }
893
894         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
895 out:
896         zone->free_area[order].nr_free++;
897 }
898
899 /*
900  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
901  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
902  * check if necessary.
903  */
904 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
905                                         unsigned long check_flags)
906 {
907         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
908                 return false;
909
910         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
911                         page_ref_count(page) |
912 #ifdef CONFIG_MEMCG
913                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
914 #endif
915                         (page->flags & check_flags)))
916                 return false;
917
918         return true;
919 }
920
921 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
922 {
923         const char *bad_reason;
924         unsigned long bad_flags;
925
926         bad_reason = NULL;
927         bad_flags = 0;
928
929         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
930                 bad_reason = "nonzero mapcount";
931         if (unlikely(page->mapping != NULL))
932                 bad_reason = "non-NULL mapping";
933         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
934                 bad_reason = "nonzero _refcount";
935         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
936                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
937                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
938         }
939 #ifdef CONFIG_MEMCG
940         if (unlikely(page->mem_cgroup))
941                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
942 #endif
943         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
944 }
945
946 static inline int free_pages_check(struct page *page)
947 {
948         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
949                 return 0;
950
951         /* Something has gone sideways, find it */
952         free_pages_check_bad(page);
953         return 1;
954 }
955
956 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
957 {
958         int ret = 1;
959
960         /*
961          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
962          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
963          */
964         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
965
966         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
967                 ret = 0;
968                 goto out;
969         }
970         switch (page - head_page) {
971         case 1:
972                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
973                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
974                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
975                         goto out;
976                 }
977                 break;
978         case 2:
979                 /*
980                  * the second tail page: ->mapping is
981                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
982                  */
983                 break;
984         default:
985                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
986                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
987                         goto out;
988                 }
989                 break;
990         }
991         if (unlikely(!PageTail(page))) {
992                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
993                 goto out;
994         }
995         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
996                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
997                 goto out;
998         }
999         ret = 0;
1000 out:
1001         page->mapping = NULL;
1002         clear_compound_head(page);
1003         return ret;
1004 }
1005
1006 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1007                                         unsigned int order, bool check_free)
1008 {
1009         int bad = 0;
1010
1011         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1012
1013         trace_mm_page_free(page, order);
1014         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1015
1016         /*
1017          * Check tail pages before head page information is cleared to
1018          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1019          */
1020         if (unlikely(order)) {
1021                 bool compound = PageCompound(page);
1022                 int i;
1023
1024                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1025
1026                 if (compound)
1027                         ClearPageDoubleMap(page);
1028                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1029                         if (compound)
1030                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1031                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1032                                 bad++;
1033                                 continue;
1034                         }
1035                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036                 }
1037         }
1038         if (PageMappingFlags(page))
1039                 page->mapping = NULL;
1040         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1041                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1042         if (check_free)
1043                 bad += free_pages_check(page);
1044         if (bad)
1045                 return false;
1046
1047         page_cpupid_reset_last(page);
1048         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1049         reset_page_owner(page, order);
1050
1051         if (!PageHighMem(page)) {
1052                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1053                                            PAGE_SIZE << order);
1054                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056         }
1057         arch_free_page(page, order);
1058         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1059         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1060         kasan_free_pages(page, order);
1061
1062         return true;
1063 }
1064
1065 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1066 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1067 {
1068         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1069 }
1070
1071 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1072 {
1073         return false;
1074 }
1075 #else
1076 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1077 {
1078         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1079 }
1080
1081 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return free_pages_check(page);
1084 }
1085 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1086
1087 /*
1088  * Frees a number of pages which have been collected from the pcp lists.
1089  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1090  * count is the number of pages to free.
1091  *
1092  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1093  * see if this freeing clears that state.
1094  *
1095  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1096  * pinned" detection logic.
1097  */
1098 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1099                                struct list_head *list)
1100 {
1101         unsigned long nr_scanned;
1102         bool isolated_pageblocks;
1103         unsigned long flags;
1104
1105         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1106
1107         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1108         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1109         if (nr_scanned)
1110                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1111
1112         while (!list_empty(list)) {
1113                 struct page *page;
1114                 int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1115
1116                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
1117                 /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1118                 list_del(&page->lru);
1119
1120                 mt = get_pcppage_migratetype(page);
1121                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1122                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1123                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1124                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1125                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1126
1127                 if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1128                         continue;
1129
1130                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1131                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1132                 count--;
1133         }
1134         WARN_ON(count != 0);
1135         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1136 }
1137
1138 /*
1139  * Moves a number of pages from the PCP lists to free list which
1140  * is freed outside of the locked region.
1141  *
1142  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1143  * count is the number of pages to free.
1144  */
1145 static void isolate_pcp_pages(int count, struct per_cpu_pages *src,
1146                               struct list_head *dst)
1147 {
1148         int migratetype = 0;
1149         int batch_free = 0;
1150
1151         while (count) {
1152                 struct page *page;
1153                 struct list_head *list;
1154
1155                 /*
1156                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1157                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1158                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1159                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1160                  * lists
1161                  */
1162                 do {
1163                         batch_free++;
1164                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1165                                 migratetype = 0;
1166                         list = &src->lists[migratetype];
1167                 } while (list_empty(list));
1168
1169                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1170                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1171                         batch_free = count;
1172
1173                 do {
1174                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1175                         list_del(&page->lru);
1176
1177                         list_add(&page->lru, dst);
1178                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1179         }
1180 }
1181
1182 static void free_one_page(struct zone *zone,
1183                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1184                                 unsigned int order,
1185                                 int migratetype)
1186 {
1187         unsigned long nr_scanned;
1188         unsigned long flags;
1189
1190         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1191         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1192         if (nr_scanned)
1193                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1194
1195         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1196                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1197                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1198         }
1199         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1200         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1201 }
1202
1203 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1204                                 unsigned long zone, int nid)
1205 {
1206         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1207         init_page_count(page);
1208         page_mapcount_reset(page);
1209         page_cpupid_reset_last(page);
1210
1211         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1212 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1213         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1214         if (!is_highmem_idx(zone))
1215                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1216 #endif
1217 }
1218
1219 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1220                                         int nid)
1221 {
1222         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1223 }
1224
1225 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1226 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1227 {
1228         pg_data_t *pgdat;
1229         int nid, zid;
1230
1231         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1232                 return;
1233
1234         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1235         pgdat = NODE_DATA(nid);
1236
1237         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1238                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1239
1240                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1241                         break;
1242         }
1243         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1244 }
1245 #else
1246 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1247 {
1248 }
1249 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1250
1251 /*
1252  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1253  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1254  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1255  * sent to the buddy page allocator.
1256  */
1257 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1258 {
1259         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1260         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1261
1262         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1263                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1264                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1265
1266                         init_reserved_page(start_pfn);
1267
1268                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1269                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1270
1271                         SetPageReserved(page);
1272                 }
1273         }
1274 }
1275
1276 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1277 {
1278         unsigned long flags;
1279         int migratetype;
1280         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1281
1282         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1283                 return;
1284
1285         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1286         local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
1287         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1288         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1289         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
1290 }
1291
1292 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1293 {
1294         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1295         struct page *p = page;
1296         unsigned int loop;
1297
1298         prefetchw(p);
1299         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1300                 prefetchw(p + 1);
1301                 __ClearPageReserved(p);
1302                 set_page_count(p, 0);
1303         }
1304         __ClearPageReserved(p);
1305         set_page_count(p, 0);
1306
1307         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1308         set_page_refcounted(page);
1309         __free_pages(page, order);
1310 }
1311
1312 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1313         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1314
1315 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1316
1317 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1318 {
1319         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1320         int nid;
1321
1322         spin_lock(&early_pfn_lock);
1323         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1324         if (nid < 0)
1325                 nid = first_online_node;
1326         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1327
1328         return nid;
1329 }
1330 #endif
1331
1332 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1333 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1334                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1335 {
1336         int nid;
1337
1338         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1339         if (nid >= 0 && nid != node)
1340                 return false;
1341         return true;
1342 }
1343
1344 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1345 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1346 {
1347         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1348 }
1349
1350 #else
1351
1352 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1353 {
1354         return true;
1355 }
1356 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1357                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1358 {
1359         return true;
1360 }
1361 #endif
1362
1363
1364 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1365                                                         unsigned int order)
1366 {
1367         if (early_page_uninitialised(pfn))
1368                 return;
1369         return __free_pages_boot_core(page, order);
1370 }
1371
1372 /*
1373  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1374  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1375  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1376  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1377  * pageblocks.
1378  *
1379  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1380  *
1381  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1382  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1383  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1384  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1385  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1386  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1387  * page in a pageblock.
1388  */
1389 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1390                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1391 {
1392         struct page *start_page;
1393         struct page *end_page;
1394
1395         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1396         end_pfn--;
1397
1398         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1399                 return NULL;
1400
1401         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1402
1403         if (page_zone(start_page) != zone)
1404                 return NULL;
1405
1406         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1407
1408         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1409         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1410                 return NULL;
1411
1412         return start_page;
1413 }
1414
1415 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1416 {
1417         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1418         unsigned long block_end_pfn;
1419
1420         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1421         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1422                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1423                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1424
1425                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1426
1427                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1428                                              block_end_pfn, zone))
1429                         return;
1430         }
1431
1432         /* We confirm that there is no hole */
1433         zone->contiguous = true;
1434 }
1435
1436 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1437 {
1438         zone->contiguous = false;
1439 }
1440
1441 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1442 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1443                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1444 {
1445         int i;
1446
1447         if (!page)
1448                 return;
1449
1450         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1451         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1452             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1453                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1454                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1455                 return;
1456         }
1457
1458         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1459                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1460                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1461                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1462         }
1463 }
1464
1465 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1466 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1467 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1468
1469 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1470 {
1471         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1472                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1473 }
1474
1475 /* Initialise remaining memory on a node */
1476 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1477 {
1478         pg_data_t *pgdat = data;
1479         int nid = pgdat->node_id;
1480         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1481         unsigned long start = jiffies;
1482         unsigned long nr_pages = 0;
1483         unsigned long walk_start, walk_end;
1484         int i, zid;
1485         struct zone *zone;
1486         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1487         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1488
1489         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1490                 pgdat_init_report_one_done();
1491                 return 0;
1492         }
1493
1494         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1495         if (!cpumask_empty(cpumask))
1496                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1497
1498         /* Sanity check boundaries */
1499         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1500         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1501         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1502
1503         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1504         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1505                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1506                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1507                         break;
1508         }
1509
1510         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1511                 unsigned long pfn, end_pfn;
1512                 struct page *page = NULL;
1513                 struct page *free_base_page = NULL;
1514                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1515                 int nr_to_free = 0;
1516
1517                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1518                 pfn = first_init_pfn;
1519                 if (pfn < walk_start)
1520                         pfn = walk_start;
1521                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1522                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1523
1524                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1525                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1526                                 goto free_range;
1527
1528                         /*
1529                          * Ensure pfn_valid is checked every
1530                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1531                          */
1532                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1533                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1534                                         page = NULL;
1535                                         goto free_range;
1536                                 }
1537                         }
1538
1539                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1540                                 page = NULL;
1541                                 goto free_range;
1542                         }
1543
1544                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1545                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1546                                 page++;
1547                         } else {
1548                                 nr_pages += nr_to_free;
1549                                 deferred_free_range(free_base_page,
1550                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1551                                 free_base_page = NULL;
1552                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1553
1554                                 page = pfn_to_page(pfn);
1555                                 cond_resched();
1556                         }
1557
1558                         if (page->flags) {
1559                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1560                                 goto free_range;
1561                         }
1562
1563                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1564                         if (!free_base_page) {
1565                                 free_base_page = page;
1566                                 free_base_pfn = pfn;
1567                                 nr_to_free = 0;
1568                         }
1569                         nr_to_free++;
1570
1571                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1572                         continue;
1573 free_range:
1574                         /* Free the current block of pages to allocator */
1575                         nr_pages += nr_to_free;
1576                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1577                                                                 nr_to_free);
1578                         free_base_page = NULL;
1579                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1580                 }
1581                 /* Free the last block of pages to allocator */
1582                 nr_pages += nr_to_free;
1583                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1584
1585                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1586         }
1587
1588         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1589         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1590
1591         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1592                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1593
1594         pgdat_init_report_one_done();
1595         return 0;
1596 }
1597 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1598
1599 void __init page_alloc_init_late(void)
1600 {
1601         struct zone *zone;
1602
1603 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1604         int nid;
1605
1606         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1607         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1608         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1609                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1610         }
1611
1612         /* Block until all are initialised */
1613         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1614
1615         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1616         files_maxfiles_init();
1617 #endif
1618
1619         for_each_populated_zone(zone)
1620                 set_zone_contiguous(zone);
1621 }
1622
1623 #ifdef CONFIG_CMA
1624 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1625 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1626 {
1627         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1628         struct page *p = page;
1629
1630         do {
1631                 __ClearPageReserved(p);
1632                 set_page_count(p, 0);
1633         } while (++p, --i);
1634
1635         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1636
1637         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1638                 i = pageblock_nr_pages;
1639                 p = page;
1640                 do {
1641                         set_page_refcounted(p);
1642                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1643                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1644                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1645         } else {
1646                 set_page_refcounted(page);
1647                 __free_pages(page, pageblock_order);
1648         }
1649
1650         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1651 }
1652 #endif
1653
1654 /*
1655  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1656  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1657  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1658  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1659  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1660  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1661  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1662  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1663  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1664  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1665  *
1666  * -- nyc
1667  */
1668 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1669         int low, int high, struct free_area *area,
1670         int migratetype)
1671 {
1672         unsigned long size = 1 << high;
1673
1674         while (high > low) {
1675                 area--;
1676                 high--;
1677                 size >>= 1;
1678                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1679
1680                 /*
1681                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1682                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1683                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1684                  * pages will stay not present in virtual address space
1685                  */
1686                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1687                         continue;
1688
1689                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1690                 area->nr_free++;
1691                 set_page_order(&page[size], high);
1692         }
1693 }
1694
1695 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1696 {
1697         const char *bad_reason = NULL;
1698         unsigned long bad_flags = 0;
1699
1700         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1701                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1702         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1703                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1704         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1705                 bad_reason = "nonzero _count";
1706         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1707                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1708                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1709                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1710                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1711                 return;
1712         }
1713         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1714                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1715                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1716         }
1717 #ifdef CONFIG_MEMCG
1718         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1719                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1720 #endif
1721         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * This page is about to be returned from the page allocator
1726  */
1727 static inline int check_new_page(struct page *page)
1728 {
1729         if (likely(page_expected_state(page,
1730                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1731                 return 0;
1732
1733         check_new_page_bad(page);
1734         return 1;
1735 }
1736
1737 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1738 {
1739         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1740                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1741 }
1742
1743 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1744 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1745 {
1746         return false;
1747 }
1748
1749 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1750 {
1751         return check_new_page(page);
1752 }
1753 #else
1754 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1755 {
1756         return check_new_page(page);
1757 }
1758 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1759 {
1760         return false;
1761 }
1762 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1763
1764 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1765 {
1766         int i;
1767         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1768                 struct page *p = page + i;
1769
1770                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1771                         return true;
1772         }
1773
1774         return false;
1775 }
1776
1777 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1778                                 gfp_t gfp_flags)
1779 {
1780         set_page_private(page, 0);
1781         set_page_refcounted(page);
1782
1783         arch_alloc_page(page, order);
1784         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1785         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1786         kasan_alloc_pages(page, order);
1787         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1788 }
1789
1790 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1791                                                         unsigned int alloc_flags)
1792 {
1793         int i;
1794         bool poisoned = true;
1795
1796         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1797                 struct page *p = page + i;
1798                 if (poisoned)
1799                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1800         }
1801
1802         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1803
1804         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1805                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1806                         clear_highpage(page + i);
1807
1808         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1809                 prep_compound_page(page, order);
1810
1811         /*
1812          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1813          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1814          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1815          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1816          */
1817         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1818                 set_page_pfmemalloc(page);
1819         else
1820                 clear_page_pfmemalloc(page);
1821 }
1822
1823 /*
1824  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1825  * the smallest available page from the freelists
1826  */
1827 static inline
1828 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1829                                                 int migratetype)
1830 {
1831         unsigned int current_order;
1832         struct free_area *area;
1833         struct page *page;
1834
1835         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1836         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1837                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1838                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1839                                                         struct page, lru);
1840                 if (!page)
1841                         continue;
1842                 list_del(&page->lru);
1843                 rmv_page_order(page);
1844                 area->nr_free--;
1845                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1846                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1847                 return page;
1848         }
1849
1850         return NULL;
1851 }
1852
1853
1854 /*
1855  * This array describes the order lists are fallen back to when
1856  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1857  */
1858 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1859         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1860         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1861         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1862 #ifdef CONFIG_CMA
1863         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1864 #endif
1865 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1866         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1867 #endif
1868 };
1869
1870 #ifdef CONFIG_CMA
1871 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1872                                         unsigned int order)
1873 {
1874         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1875 }
1876 #else
1877 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1878                                         unsigned int order) { return NULL; }
1879 #endif
1880
1881 /*
1882  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1883  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1884  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1885  */
1886 int move_freepages(struct zone *zone,
1887                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1888                           int migratetype)
1889 {
1890         struct page *page;
1891         unsigned int order;
1892         int pages_moved = 0;
1893
1894 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1895         /*
1896          * page_zone is not safe to call in this context when
1897          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1898          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1899          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1900          * grouping pages by mobility
1901          */
1902         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1903 #endif
1904
1905         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1906                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1907                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1908
1909                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1910                         page++;
1911                         continue;
1912                 }
1913
1914                 if (!PageBuddy(page)) {
1915                         page++;
1916                         continue;
1917                 }
1918
1919                 order = page_order(page);
1920                 list_move(&page->lru,
1921                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1922                 page += 1 << order;
1923                 pages_moved += 1 << order;
1924         }
1925
1926         return pages_moved;
1927 }
1928
1929 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1930                                 int migratetype)
1931 {
1932         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1933         struct page *start_page, *end_page;
1934
1935         start_pfn = page_to_pfn(page);
1936         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1937         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1938         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1939         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1940
1941         /* Do not cross zone boundaries */
1942         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1943                 start_page = page;
1944         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1945                 return 0;
1946
1947         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1948 }
1949
1950 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1951                                         int start_order, int migratetype)
1952 {
1953         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1954
1955         while (nr_pageblocks--) {
1956                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1957                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1958         }
1959 }
1960
1961 /*
1962  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1963  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1964  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1965  *
1966  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1967  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1968  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1969  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1970  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1971  * pageblocks.
1972  */
1973 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1974 {
1975         /*
1976          * Leaving this order check is intended, although there is
1977          * relaxed order check in next check. The reason is that
1978          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1979          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1980          * so could be changed anytime.
1981          */
1982         if (order >= pageblock_order)
1983                 return true;
1984
1985         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1986                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1987                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1988                 page_group_by_mobility_disabled)
1989                 return true;
1990
1991         return false;
1992 }
1993
1994 /*
1995  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1996  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1997  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1998  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1999  * use it's pages as requested migratetype in the future.
2000  */
2001 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2002                                                           int start_type)
2003 {
2004         unsigned int current_order = page_order(page);
2005         int pages;
2006
2007         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2008         if (current_order >= pageblock_order) {
2009                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2010                 return;
2011         }
2012
2013         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
2014
2015         /* Claim the whole block if over half of it is free */
2016         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2017                         page_group_by_mobility_disabled)
2018                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2019 }
2020
2021 /*
2022  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2023  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2024  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2025  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2026  */
2027 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2028                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2029 {
2030         int i;
2031         int fallback_mt;
2032
2033         if (area->nr_free == 0)
2034                 return -1;
2035
2036         *can_steal = false;
2037         for (i = 0;; i++) {
2038                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2039                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2040                         break;
2041
2042                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2043                         continue;
2044
2045                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2046                         *can_steal = true;
2047
2048                 if (!only_stealable)
2049                         return fallback_mt;
2050
2051                 if (*can_steal)
2052                         return fallback_mt;
2053         }
2054
2055         return -1;
2056 }
2057
2058 /*
2059  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2060  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2061  */
2062 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2063                                 unsigned int alloc_order)
2064 {
2065         int mt;
2066         unsigned long max_managed, flags;
2067
2068         /*
2069          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2070          * Check is race-prone but harmless.
2071          */
2072         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2073         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2074                 return;
2075
2076         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2077
2078         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2079         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2080                 goto out_unlock;
2081
2082         /* Yoink! */
2083         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2084         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2085                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2086                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2087                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2088                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2089         }
2090
2091 out_unlock:
2092         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2093 }
2094
2095 /*
2096  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2097  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2098  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2099  * to recover from than an OOM.
2100  */
2101 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
2102 {
2103         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2104         unsigned long flags;
2105         struct zoneref *z;
2106         struct zone *zone;
2107         struct page *page;
2108         int order;
2109
2110         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2111                                                                 ac->nodemask) {
2112                 /* Preserve at least one pageblock */
2113                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
2114                         continue;
2115
2116                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2117                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2118                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2119
2120                         page = list_first_entry_or_null(
2121                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2122                                         struct page, lru);
2123                         if (!page)
2124                                 continue;
2125
2126                         /*
2127                          * It should never happen but changes to locking could
2128                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
2129                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
2130                          * and watch for underflows.
2131                          */
2132                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
2133                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2134
2135                         /*
2136                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2137                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2138                          * is doing the work and needs the pages. More
2139                          * importantly, if the block was always converted to
2140                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2141                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2142                          * may increase.
2143                          */
2144                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2145                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2146                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2147                         return;
2148                 }
2149                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2150         }
2151 }
2152
2153 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2154 static inline struct page *
2155 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2156 {
2157         struct free_area *area;
2158         unsigned int current_order;
2159         struct page *page;
2160         int fallback_mt;
2161         bool can_steal;
2162
2163         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2164         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2165                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2166                                 --current_order) {
2167                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2168                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2169                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2170                 if (fallback_mt == -1)
2171                         continue;
2172
2173                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2174                                                 struct page, lru);
2175                 if (can_steal)
2176                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2177
2178                 /* Remove the page from the freelists */
2179                 area->nr_free--;
2180                 list_del(&page->lru);
2181                 rmv_page_order(page);
2182
2183                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2184                                         start_migratetype);
2185                 /*
2186                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2187                  * migratetype depending on the decisions in
2188                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2189                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2190                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2191                  */
2192                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2193
2194                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2195                         start_migratetype, fallback_mt);
2196
2197                 return page;
2198         }
2199
2200         return NULL;
2201 }
2202
2203 /*
2204  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2205  * Call me with the zone->lock already held.
2206  */
2207 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2208                                 int migratetype)
2209 {
2210         struct page *page;
2211
2212         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2213         if (unlikely(!page)) {
2214                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2215                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2216
2217                 if (!page)
2218                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2219         }
2220
2221         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2222         return page;
2223 }
2224
2225 /*
2226  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2227  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2228  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2229  */
2230 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2231                         unsigned long count, struct list_head *list,
2232                         int migratetype, bool cold)
2233 {
2234         int i;
2235
2236         spin_lock(&zone->lock);
2237         for (i = 0; i < count; ++i) {
2238                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2239                 if (unlikely(page == NULL))
2240                         break;
2241
2242                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2243                         continue;
2244
2245                 /*
2246                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2247                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2248                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2249                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2250                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2251                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2252                  * properly.
2253                  */
2254                 if (likely(!cold))
2255                         list_add(&page->lru, list);
2256                 else
2257                         list_add_tail(&page->lru, list);
2258                 list = &page->lru;
2259                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2260                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2261                                               -(1 << order));
2262         }
2263         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2264         spin_unlock(&zone->lock);
2265         return i;
2266 }
2267
2268 #ifdef CONFIG_NUMA
2269 /*
2270  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2271  * currently executing processor on remote nodes after they have
2272  * expired.
2273  *
2274  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2275  * a single processor.
2276  */
2277 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2278 {
2279         unsigned long flags;
2280         LIST_HEAD(dst);
2281         int to_drain, batch;
2282
2283         local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
2284         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2285         to_drain = min(pcp->count, batch);
2286         if (to_drain > 0) {
2287                 isolate_pcp_pages(to_drain, pcp, &dst);
2288                 pcp->count -= to_drain;
2289         }
2290         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
2291         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, &dst);
2292 }
2293 #endif
2294
2295 /*
2296  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2297  *
2298  * The processor must either be the current processor and the
2299  * thread pinned to the current processor or a processor that
2300  * is not online.
2301  */
2302 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2303 {
2304         unsigned long flags;
2305         struct per_cpu_pageset *pset;
2306         struct per_cpu_pages *pcp;
2307         LIST_HEAD(dst);
2308         int count;
2309
2310         cpu_lock_irqsave(cpu, flags);
2311         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2312
2313         pcp = &pset->pcp;
2314         count = pcp->count;
2315         if (count) {
2316                 isolate_pcp_pages(count, pcp, &dst);
2317                 pcp->count = 0;
2318         }
2319         cpu_unlock_irqrestore(cpu, flags);
2320         if (count)
2321                 free_pcppages_bulk(zone, count, &dst);
2322 }
2323
2324 /*
2325  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2326  *
2327  * The processor must either be the current processor and the
2328  * thread pinned to the current processor or a processor that
2329  * is not online.
2330  */
2331 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2332 {
2333         struct zone *zone;
2334
2335         for_each_populated_zone(zone) {
2336                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2337         }
2338 }
2339
2340 /*
2341  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2342  *
2343  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2344  * the single zone's pages.
2345  */
2346 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2347 {
2348         int cpu = smp_processor_id();
2349
2350         if (zone)
2351                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2352         else
2353                 drain_pages(cpu);
2354 }
2355
2356 /*
2357  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2358  *
2359  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2360  *
2361  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2362  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2363  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2364  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2365  * before the call to on_each_cpu_mask().
2366  */
2367 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2368 {
2369         int cpu;
2370
2371         /*
2372          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2373          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2374          */
2375         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2376
2377         /*
2378          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2379          * as offline notification will cause the notified
2380          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2381          * disables preemption as part of its processing
2382          */
2383         for_each_online_cpu(cpu) {
2384                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2385                 struct zone *z;
2386                 bool has_pcps = false;
2387
2388                 if (zone) {
2389                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2390                         if (pcp->pcp.count)
2391                                 has_pcps = true;
2392                 } else {
2393                         for_each_populated_zone(z) {
2394                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2395                                 if (pcp->pcp.count) {
2396                                         has_pcps = true;
2397                                         break;
2398                                 }
2399                         }
2400                 }
2401
2402                 if (has_pcps)
2403                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2404                 else
2405                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2406         }
2407 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT_BASE
2408         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2409                                                                 zone, 1);
2410 #else
2411         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2412                 if (zone)
2413                         drain_pages_zone(cpu, zone);
2414                 else
2415                         drain_pages(cpu);
2416         }
2417 #endif
2418 }
2419
2420 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2421
2422 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2423 {
2424         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2425         unsigned long flags;
2426         unsigned int order, t;
2427         struct page *page;
2428
2429         if (zone_is_empty(zone))
2430                 return;
2431
2432         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2433
2434         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2435         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2436                 if (pfn_valid(pfn)) {
2437                         page = pfn_to_page(pfn);
2438
2439                         if (page_zone(page) != zone)
2440                                 continue;
2441
2442                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2443                                 swsusp_unset_page_free(page);
2444                 }
2445
2446         for_each_migratetype_order(order, t) {
2447                 list_for_each_entry(page,
2448                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2449                         unsigned long i;
2450
2451                         pfn = page_to_pfn(page);
2452                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2453                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2454                 }
2455         }
2456         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2457 }
2458 #endif /* CONFIG_PM */
2459
2460 /*
2461  * Free a 0-order page
2462  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2463  */
2464 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2465 {
2466         struct zone *zone = page_zone(page);
2467         struct per_cpu_pages *pcp;
2468         unsigned long flags;
2469         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2470         int migratetype;
2471
2472         if (!free_pcp_prepare(page))
2473                 return;
2474
2475         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2476         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2477         local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
2478         __count_vm_event(PGFREE);
2479
2480         /*
2481          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2482          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2483          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2484          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2485          * excessively into the page allocator
2486          */
2487         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2488                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2489                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2490                         goto out;
2491                 }
2492                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2493         }
2494
2495         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2496         if (!cold)
2497                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2498         else
2499                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2500         pcp->count++;
2501         if (pcp->count >= pcp->high) {
2502                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2503                 LIST_HEAD(dst);
2504
2505                 isolate_pcp_pages(batch, pcp, &dst);
2506                 pcp->count -= batch;
2507                 local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
2508                 free_pcppages_bulk(zone, batch, &dst);
2509                 return;
2510         }
2511
2512 out:
2513         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
2514 }
2515
2516 /*
2517  * Free a list of 0-order pages
2518  */
2519 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2520 {
2521         struct page *page, *next;
2522
2523         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2524                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2525                 free_hot_cold_page(page, cold);
2526         }
2527 }
2528
2529 /*
2530  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2531  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2532  * Each sub-page must be freed individually.
2533  *
2534  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2535  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2536  */
2537 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2538 {
2539         int i;
2540
2541         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2542         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2543
2544 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2545         /*
2546          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2547          * otherwise free the whole shadow.
2548          */
2549         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2550                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2551 #endif
2552
2553         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2554                 set_page_refcounted(page + i);
2555         split_page_owner(page, order);
2556 }
2557 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2558
2559 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2560 {
2561         unsigned long watermark;
2562         struct zone *zone;
2563         int mt;
2564
2565         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2566
2567         zone = page_zone(page);
2568         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2569
2570         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2571                 /*
2572                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2573                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2574                  * watermark, because we already know our high-order page
2575                  * exists.
2576                  */
2577                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2578                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2579                         return 0;
2580
2581                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2582         }
2583
2584         /* Remove page from free list */
2585         list_del(&page->lru);
2586         zone->free_area[order].nr_free--;
2587         rmv_page_order(page);
2588
2589         /*
2590          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2591          * pageblock
2592          */
2593         if (order >= pageblock_order - 1) {
2594                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2595                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2596                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2597                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2598                                 set_pageblock_migratetype(page,
2599                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2600                 }
2601         }
2602
2603
2604         return 1UL << order;
2605 }
2606
2607 /*
2608  * Update NUMA hit/miss statistics
2609  *
2610  * Must be called with interrupts disabled.
2611  *
2612  * When __GFP_OTHER_NODE is set assume the node of the preferred
2613  * zone is the local node. This is useful for daemons who allocate
2614  * memory on behalf of other processes.
2615  */
2616 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2617                                                                 gfp_t flags)
2618 {
2619 #ifdef CONFIG_NUMA
2620         int local_nid = numa_node_id();
2621         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2622
2623         if (unlikely(flags & __GFP_OTHER_NODE)) {
2624                 local_stat = NUMA_OTHER;
2625                 local_nid = preferred_zone->node;
2626         }
2627
2628         if (z->node == local_nid) {
2629                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2630                 __inc_zone_state(z, local_stat);
2631         } else {
2632                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2633                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2634         }
2635 #endif
2636 }
2637
2638 /*
2639  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2640  */
2641 static inline
2642 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2643                         struct zone *zone, unsigned int order,
2644                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2645                         int migratetype)
2646 {
2647         unsigned long flags;
2648         struct page *page;
2649         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2650
2651         if (likely(order == 0)) {
2652                 struct per_cpu_pages *pcp;
2653                 struct list_head *list;
2654
2655                 local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
2656                 do {
2657                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2658                         list = &pcp->lists[migratetype];
2659                         if (list_empty(list)) {
2660                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2661                                                 pcp->batch, list,
2662                                                 migratetype, cold);
2663                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2664                                         goto failed;
2665                         }
2666
2667                         if (cold)
2668                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2669                         else
2670                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2671
2672                         list_del(&page->lru);
2673                         pcp->count--;
2674
2675                 } while (check_new_pcp(page));
2676         } else {
2677                 /*
2678                  * We most definitely don't want callers attempting to
2679                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2680                  */
2681                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2682                 local_spin_lock_irqsave(pa_lock, &zone->lock, flags);
2683
2684                 do {
2685                         page = NULL;
2686                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2687                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2688                                 if (page)
2689                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2690                         }
2691                         if (!page)
2692                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2693                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2694                 if (!page) {
2695                         spin_unlock(&zone->lock);
2696                         goto failed;
2697                 }
2698                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2699                                           get_pcppage_migratetype(page));
2700                 spin_unlock(&zone->lock);
2701         }
2702
2703         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2704         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2705         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
2706
2707         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2708         return page;
2709
2710 failed:
2711         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
2712         return NULL;
2713 }
2714
2715 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2716
2717 static struct {
2718         struct fault_attr attr;
2719
2720         bool ignore_gfp_highmem;
2721         bool ignore_gfp_reclaim;
2722         u32 min_order;
2723 } fail_page_alloc = {
2724         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2725         .ignore_gfp_reclaim = true,
2726         .ignore_gfp_highmem = true,
2727         .min_order = 1,
2728 };
2729
2730 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2731 {
2732         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2733 }
2734 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2735
2736 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2737 {
2738         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2739                 return false;
2740         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2741                 return false;
2742         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2743                 return false;
2744         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2745                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2746                 return false;
2747
2748         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2749 }
2750
2751 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2752
2753 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2754 {
2755         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2756         struct dentry *dir;
2757
2758         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2759                                         &fail_page_alloc.attr);
2760         if (IS_ERR(dir))
2761                 return PTR_ERR(dir);
2762
2763         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2764                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2765                 goto fail;
2766         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2767                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2768                 goto fail;
2769         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2770                                 &fail_page_alloc.min_order))
2771                 goto fail;
2772
2773         return 0;
2774 fail:
2775         debugfs_remove_recursive(dir);
2776
2777         return -ENOMEM;
2778 }
2779
2780 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2781
2782 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2783
2784 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2785
2786 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2787 {
2788         return false;
2789 }
2790
2791 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2792
2793 /*
2794  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2795  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2796  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2797  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2798  */
2799 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2800                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2801                          long free_pages)
2802 {
2803         long min = mark;
2804         int o;
2805         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2806
2807         /* free_pages may go negative - that's OK */
2808         free_pages -= (1 << order) - 1;
2809
2810         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2811                 min -= min / 2;
2812
2813         /*
2814          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2815          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2816          * atomic reserve but it avoids a search.
2817          */
2818         if (likely(!alloc_harder))
2819                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2820         else
2821                 min -= min / 4;
2822
2823 #ifdef CONFIG_CMA
2824         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2825         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2826                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2827 #endif
2828
2829         /*
2830          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2831          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2832          * even if a suitable page happened to be free.
2833          */
2834         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2835                 return false;
2836
2837         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2838         if (!order)
2839                 return true;
2840
2841         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2842         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2843                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2844                 int mt;
2845
2846                 if (!area->nr_free)
2847                         continue;
2848
2849                 if (alloc_harder)
2850                         return true;
2851
2852                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2853                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2854                                 return true;
2855                 }
2856
2857 #ifdef CONFIG_CMA
2858                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2859                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2860                         return true;
2861                 }
2862 #endif
2863         }
2864         return false;
2865 }
2866
2867 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2868                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2869 {
2870         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2871                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2872 }
2873
2874 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2875                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2876 {
2877         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2878         long cma_pages = 0;
2879
2880 #ifdef CONFIG_CMA
2881         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2882         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2883                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2884 #endif
2885
2886         /*
2887          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2888          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2889          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2890          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2891          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2892          */
2893         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2894                 return true;
2895
2896         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2897                                         free_pages);
2898 }
2899
2900 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2901                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2902 {
2903         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2904
2905         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2906                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2907
2908         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2909                                                                 free_pages);
2910 }
2911
2912 #ifdef CONFIG_NUMA
2913 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2914 {
2915         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2916                                 RECLAIM_DISTANCE;
2917 }
2918 #else   /* CONFIG_NUMA */
2919 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2920 {
2921         return true;
2922 }
2923 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2924
2925 /*
2926  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2927  * a page.
2928  */
2929 static struct page *
2930 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2931                                                 const struct alloc_context *ac)
2932 {
2933         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2934         struct zone *zone;
2935         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
2936
2937         /*
2938          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2939          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2940          */
2941         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2942                                                                 ac->nodemask) {
2943                 struct page *page;
2944                 unsigned long mark;
2945
2946                 if (cpusets_enabled() &&
2947                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2948                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2949                                 continue;
2950                 /*
2951                  * When allocating a page cache page for writing, we
2952                  * want to get it from a node that is within its dirty
2953                  * limit, such that no single node holds more than its
2954                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2955                  * The dirty limits take into account the node's
2956                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2957                  * should be able to balance it without having to
2958                  * write pages from its LRU list.
2959                  *
2960                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2961                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
2962                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2963                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2964                  * nodes are together not big enough to reach the
2965                  * global limit.  The proper fix for these situations
2966                  * will require awareness of nodes in the
2967                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2968                  */
2969                 if (ac->spread_dirty_pages) {
2970                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
2971                                 continue;
2972
2973                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
2974                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
2975                                 continue;
2976                         }
2977                 }
2978
2979                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2980                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2981                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2982                         int ret;
2983
2984                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2985                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2986                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2987                                 goto try_this_zone;
2988
2989                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
2990                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2991                                 continue;
2992
2993                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
2994                         switch (ret) {
2995                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
2996                                 /* did not scan */
2997                                 continue;
2998                         case NODE_RECLAIM_FULL:
2999                                 /* scanned but unreclaimable */
3000                                 continue;
3001                         default:
3002                                 /* did we reclaim enough */
3003                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3004                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3005                                         goto try_this_zone;
3006
3007                                 continue;
3008                         }
3009                 }
3010
3011 try_this_zone:
3012                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3013                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3014                 if (page) {
3015                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3016
3017                         /*
3018                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3019                          * if the pageblock should be reserved for the future
3020                          */
3021                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3022                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3023
3024                         return page;
3025                 }
3026         }
3027
3028         return NULL;
3029 }
3030
3031 /*
3032  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3033  * meminfo in irq context.
3034  */
3035 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3036 {
3037         bool ret = false;
3038
3039 #if NODES_SHIFT > 8
3040         ret = in_interrupt();
3041 #endif
3042         return ret;
3043 }
3044
3045 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
3046                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3047                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3048
3049 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, const char *fmt, ...)
3050 {
3051         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3052         struct va_format vaf;
3053         va_list args;
3054
3055         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3056             debug_guardpage_minorder() > 0)
3057                 return;
3058
3059         /*
3060          * This documents exceptions given to allocations in certain
3061          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3062          * of allowed nodes.
3063          */
3064         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3065                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3066                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3067                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3068         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3069                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3070
3071         pr_warn("%s: ", current->comm);
3072
3073         va_start(args, fmt);
3074         vaf.fmt = fmt;
3075         vaf.va = &args;
3076         pr_cont("%pV", &vaf);
3077         va_end(args);
3078
3079         pr_cont(", mode:%#x(%pGg)\n", gfp_mask, &gfp_mask);
3080
3081         dump_stack();
3082         if (!should_suppress_show_mem())
3083                 show_mem(filter);
3084 }
3085
3086 static inline struct page *
3087 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3088         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3089 {
3090         struct oom_control oc = {
3091                 .zonelist = ac->zonelist,
3092                 .nodemask = ac->nodemask,
3093                 .memcg = NULL,
3094                 .gfp_mask = gfp_mask,
3095                 .order = order,
3096         };
3097         struct page *page;
3098
3099         *did_some_progress = 0;
3100
3101         /*
3102          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3103          * making progress for us.
3104          */
3105         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3106                 *did_some_progress = 1;
3107                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3108                 return NULL;
3109         }
3110
3111         /*
3112          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3113          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3114          * we're still under heavy pressure.
3115          */
3116         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3117                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3118         if (page)
3119                 goto out;
3120
3121         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3122                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3123                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3124                         goto out;
3125                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3126                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3127                         goto out;
3128                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3129                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3130                         goto out;
3131                 if (pm_suspended_storage())
3132                         goto out;
3133                 /*
3134                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3135                  * other request to make a forward progress.
3136                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3137                  * do much for this context but let's try it to at least get
3138                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3139                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3140                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3141                  */
3142
3143                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3144                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3145                         goto out;
3146         }
3147         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3148         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3149                 *did_some_progress = 1;
3150
3151                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3152                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3153                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3154                         /*
3155                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3156                          * are depleted
3157                          */
3158                         if (!page)
3159                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3160                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3161                 }
3162         }
3163 out:
3164         mutex_unlock(&oom_lock);
3165         return page;
3166 }
3167
3168 /*
3169  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3170  * killer is consider as the only way to move forward.
3171  */
3172 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3173
3174 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3175 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3176 static struct page *
3177 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3178                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3179                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3180 {
3181         struct page *page;
3182
3183         if (!order)
3184                 return NULL;
3185
3186         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3187         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3188                                                                         prio);
3189         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3190
3191         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3192                 return NULL;
3193
3194         /*
3195          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3196          * count a compaction stall
3197          */
3198         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3199
3200         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3201
3202         if (page) {
3203                 struct zone *zone = page_zone(page);
3204
3205                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3206                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3207                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3208                 return page;
3209         }
3210
3211         /*
3212          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3213          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3214          */
3215         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3216
3217         cond_resched();
3218
3219         return NULL;
3220 }
3221
3222 static inline bool
3223 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3224                      enum compact_result compact_result,
3225                      enum compact_priority *compact_priority,
3226                      int *compaction_retries)
3227 {
3228         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3229         int min_priority;
3230
3231         if (!order)
3232                 return false;
3233
3234         if (compaction_made_progress(compact_result))
3235                 (*compaction_retries)++;
3236
3237         /*
3238          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3239          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3240          * failure could be caused by insufficient priority
3241          */
3242         if (compaction_failed(compact_result))
3243                 goto check_priority;
3244
3245         /*
3246          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3247          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3248          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3249          * compaction.
3250          */
3251         if (compaction_withdrawn(compact_result))
3252                 return compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3253
3254         /*
3255          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3256          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3257          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3258          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3259          * would need much more detailed feedback from compaction to
3260          * make a better decision.
3261          */
3262         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3263                 max_retries /= 4;
3264         if (*compaction_retries <= max_retries)
3265                 return true;
3266
3267         /*
3268          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3269          * all retries or failed at the lower priorities.
3270          */
3271 check_priority:
3272         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3273                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3274         if (*compact_priority > min_priority) {
3275                 (*compact_priority)--;
3276                 *compaction_retries = 0;
3277                 return true;
3278         }
3279         return false;
3280 }
3281 #else
3282 static inline struct page *
3283 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3284                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3285                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3286 {
3287         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3288         return NULL;
3289 }
3290
3291 static inline bool
3292 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3293                      enum compact_result compact_result,
3294                      enum compact_priority *compact_priority,
3295                      int *compaction_retries)
3296 {
3297         struct zone *zone;
3298         struct zoneref *z;
3299
3300         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3301                 return false;
3302
3303         /*
3304          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3305          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3306          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3307          * watermarks are OK.
3308          */
3309         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3310                                         ac->nodemask) {
3311                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3312                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3313                         return true;
3314         }
3315         return false;
3316 }
3317 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3318
3319 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3320 static int
3321 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3322                                         const struct alloc_context *ac)
3323 {
3324         struct reclaim_state reclaim_state;
3325         int progress;
3326
3327         cond_resched();
3328
3329         /* We now go into synchronous reclaim */
3330         cpuset_memory_pressure_bump();
3331         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3332         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3333         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3334         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3335
3336         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3337                                                                 ac->nodemask);
3338
3339         current->reclaim_state = NULL;
3340         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3341         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3342
3343         cond_resched();
3344
3345         return progress;
3346 }
3347
3348 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3349 static inline struct page *
3350 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3351                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3352                 unsigned long *did_some_progress)
3353 {
3354         struct page *page = NULL;
3355         bool drained = false;
3356
3357         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3358         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3359                 return NULL;
3360
3361 retry:
3362         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3363
3364         /*
3365          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3366          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3367          * Shrink them them and try again
3368          */
3369         if (!page && !drained) {
3370                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3371                 drain_all_pages(NULL);
3372                 drained = true;
3373                 goto retry;
3374         }
3375
3376         return page;
3377 }
3378
3379 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3380 {
3381         struct zoneref *z;
3382         struct zone *zone;
3383         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3384
3385         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3386                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3387                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3388                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3389                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3390         }
3391 }
3392
3393 static inline unsigned int
3394 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3395 {
3396         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3397
3398         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3399         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3400
3401         /*
3402          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3403          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3404          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3405          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3406          */
3407         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3408
3409         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3410                 /*
3411                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3412                  * if it can't schedule.
3413                  */
3414                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3415                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3416                 /*
3417                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3418                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3419                  */
3420                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3421         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3422                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3423
3424 #ifdef CONFIG_CMA
3425         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3426                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3427 #endif
3428         return alloc_flags;
3429 }
3430
3431 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3432 {
3433         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3434                 return false;
3435
3436         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3437                 return true;
3438         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3439                 return true;
3440         if (!in_interrupt() &&
3441                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3442                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3443                 return true;
3444
3445         return false;
3446 }
3447
3448 /*
3449  * Maximum number of reclaim retries without any progress before OOM killer
3450  * is consider as the only way to move forward.
3451  */
3452 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
3453
3454 /*
3455  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3456  * for the given allocation request.
3457  * The reclaim feedback represented by did_some_progress (any progress during
3458  * the last reclaim round) and no_progress_loops (number of reclaim rounds without
3459  * any progress in a row) is considered as well as the reclaimable pages on the
3460  * applicable zone list (with a backoff mechanism which is a function of
3461  * no_progress_loops).
3462  *
3463  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3464  */
3465 static inline bool
3466 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3467                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3468                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3469 {
3470         struct zone *zone;
3471         struct zoneref *z;
3472
3473         /*
3474          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3475          * their order will become available due to high fragmentation so
3476          * always increment the no progress counter for them
3477          */
3478         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3479                 *no_progress_loops = 0;
3480         else
3481                 (*no_progress_loops)++;
3482
3483         /*
3484          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3485          * several times in the row.
3486          */
3487         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES)
3488                 return false;
3489
3490         /*
3491          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3492          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3493          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3494          * screwed and have to go OOM.
3495          */
3496         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3497                                         ac->nodemask) {
3498                 unsigned long available;
3499                 unsigned long reclaimable;
3500
3501                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3502                 available -= DIV_ROUND_UP((*no_progress_loops) * available,
3503                                           MAX_RECLAIM_RETRIES);
3504                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3505
3506                 /*
3507                  * Would the allocation succeed if we reclaimed the whole
3508                  * available?
3509                  */
3510                 if (__zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark_pages(zone),
3511                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available)) {
3512                         /*
3513                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3514                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3515                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3516                          * prevent from pre mature OOM
3517                          */
3518                         if (!did_some_progress) {
3519                                 unsigned long write_pending;
3520
3521                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3522                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3523
3524                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3525                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3526                                         return true;
3527                                 }
3528                         }
3529
3530                         /*
3531                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3532                          * context and the current implementation of the WQ
3533                          * concurrency control doesn't recognize that
3534                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3535                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3536                          * do a short sleep here rather than calling
3537                          * cond_resched().
3538                          */
3539                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3540                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3541                         else
3542                                 cond_resched();
3543
3544                         return true;
3545                 }
3546         }
3547
3548         return false;
3549 }
3550
3551 static inline struct page *
3552 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3553                                                 struct alloc_context *ac)
3554 {
3555         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3556         struct page *page = NULL;
3557         unsigned int alloc_flags;
3558         unsigned long did_some_progress;
3559         enum compact_priority compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3560         enum compact_result compact_result;
3561         int compaction_retries = 0;
3562         int no_progress_loops = 0;
3563         unsigned long alloc_start = jiffies;
3564         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3565
3566         /*
3567          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3568          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3569          * be using allocators in order of preference for an area that is
3570          * too large.
3571          */
3572         if (order >= MAX_ORDER) {
3573                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3574                 return NULL;
3575         }
3576
3577         /*
3578          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3579          * callers that are not in atomic context.
3580          */
3581         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3582                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3583                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3584
3585         /*
3586          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3587          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3588          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3589          */
3590         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3591
3592         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3593                 wake_all_kswapds(order, ac);
3594
3595         /*
3596          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3597          * that first
3598          */
3599         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3600         if (page)
3601                 goto got_pg;
3602
3603         /*
3604          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3605          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. Don't try
3606          * that for allocations that are allowed to ignore watermarks, as the
3607          * ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3608          */
3609         if (can_direct_reclaim && order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3610                 !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3611                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3612                                                 alloc_flags, ac,
3613                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3614                                                 &compact_result);
3615                 if (page)
3616                         goto got_pg;
3617
3618                 /*
3619                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3620                  * includes THP page fault allocations
3621                  */
3622                 if (gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
3623                         /*
3624                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3625                          * it is because sync compaction recently failed. If
3626                          * this is the case and the caller requested a THP
3627                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3628                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3629                          * direct reclaim.
3630                          */
3631                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3632                                 goto nopage;
3633
3634                         /*
3635                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3636                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3637                          * using async compaction.
3638                          */
3639                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3640                 }
3641         }
3642
3643 retry:
3644         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3645         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3646                 wake_all_kswapds(order, ac);
3647
3648         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3649                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3650
3651         /*
3652          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3653          * These allocations are high priority and system rather than user
3654          * orientated.
3655          */
3656         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3657                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3658                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3659                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3660         }
3661
3662         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3663         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3664         if (page)
3665                 goto got_pg;
3666
3667         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3668         if (!can_direct_reclaim) {
3669                 /*
3670                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3671                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3672                  * to fail.
3673                  */
3674                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3675                 goto nopage;
3676         }
3677
3678         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3679         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3680                 /*
3681                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3682                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3683                  * for somebody to do a work for us.
3684                  */
3685                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3686                         cond_resched();
3687                         goto retry;
3688                 }
3689                 goto nopage;
3690         }
3691
3692         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3693         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3694                 goto nopage;
3695
3696
3697         /* Try direct reclaim and then allocating */
3698         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3699                                                         &did_some_progress);
3700         if (page)
3701                 goto got_pg;
3702
3703         /* Try direct compaction and then allocating */
3704         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3705                                         compact_priority, &compact_result);
3706         if (page)
3707                 goto got_pg;
3708
3709         /* Do not loop if specifically requested */
3710         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3711                 goto nopage;
3712
3713         /*
3714          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3715          * __GFP_REPEAT
3716          */
3717         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3718                 goto nopage;
3719
3720         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3721         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3722                 warn_alloc(gfp_mask,
3723                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3724                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3725                 stall_timeout += 10 * HZ;
3726         }
3727
3728         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3729                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3730                 goto retry;
3731
3732         /*
3733          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3734          * reclaim is not able to make any progress because the current
3735          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3736          * of free memory (see __compaction_suitable)
3737          */
3738         if (did_some_progress > 0 &&
3739                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3740                                 compact_result, &compact_priority,
3741                                 &compaction_retries))
3742                 goto retry;
3743
3744         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3745         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3746         if (page)
3747                 goto got_pg;
3748
3749         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3750         if (did_some_progress) {
3751                 no_progress_loops = 0;
3752                 goto retry;
3753         }
3754
3755 nopage:
3756         warn_alloc(gfp_mask,
3757                         "page allocation failure: order:%u", order);
3758 got_pg:
3759         return page;
3760 }
3761
3762 /*
3763  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3764  */
3765 struct page *
3766 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3767                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3768 {
3769         struct page *page;
3770         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3771         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3772         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3773         struct alloc_context ac = {
3774                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3775                 .zonelist = zonelist,
3776                 .nodemask = nodemask,
3777                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3778         };
3779
3780         if (cpusets_enabled()) {
3781                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3782                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3783                 if (!ac.nodemask)
3784                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3785         }
3786
3787         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3788
3789         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3790
3791         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3792
3793         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3794                 return NULL;
3795
3796         /*
3797          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3798          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3799          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3800          */
3801         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3802                 return NULL;
3803
3804         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3805                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3806
3807 retry_cpuset:
3808         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3809
3810         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3811         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3812
3813         /*
3814          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3815          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3816          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3817          */
3818         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3819                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3820         if (!ac.preferred_zoneref) {
3821                 page = NULL;
3822                 goto no_zone;
3823         }
3824
3825         /* First allocation attempt */
3826         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3827         if (likely(page))
3828                 goto out;
3829
3830         /*
3831          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3832          * because I/O on the device might not complete.
3833          */
3834         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3835         ac.spread_dirty_pages = false;
3836
3837         /*
3838          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3839          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3840          */
3841         if (cpusets_enabled())
3842                 ac.nodemask = nodemask;
3843         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3844
3845 no_zone:
3846         /*
3847          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3848          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3849          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3850          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3851          */
3852         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))) {
3853                 alloc_mask = gfp_mask;
3854                 goto retry_cpuset;
3855         }
3856
3857 out:
3858         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3859             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3860                 __free_pages(page, order);
3861                 page = NULL;
3862         }
3863
3864         if (kmemcheck_enabled && page)
3865                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3866
3867         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3868
3869         return page;
3870 }
3871 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3872
3873 /*
3874  * Common helper functions.
3875  */
3876 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3877 {
3878         struct page *page;
3879
3880         /*
3881          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3882          * a highmem page
3883          */
3884         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3885
3886         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3887         if (!page)
3888                 return 0;
3889         return (unsigned long) page_address(page);
3890 }
3891 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3892
3893 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3894 {
3895         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3896 }
3897 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3898
3899 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3900 {
3901         if (put_page_testzero(page)) {
3902                 if (order == 0)
3903                         free_hot_cold_page(page, false);
3904                 else
3905                         __free_pages_ok(page, order);
3906         }
3907 }
3908
3909 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3910
3911 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3912 {
3913         if (addr != 0) {
3914                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3915                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3916         }
3917 }
3918
3919 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3920
3921 /*
3922  * Page Fragment:
3923  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3924  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3925  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3926  *
3927  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3928  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3929  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3930  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3931  */
3932 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3933                                        gfp_t gfp_mask)
3934 {
3935         struct page *page = NULL;
3936         gfp_t gfp = gfp_mask;
3937
3938 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3939         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3940                     __GFP_NOMEMALLOC;
3941         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3942                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3943         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3944 #endif
3945         if (unlikely(!page))
3946                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3947
3948         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3949
3950         return page;
3951 }
3952
3953 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3954                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3955 {
3956         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3957         struct page *page;
3958         int offset;
3959
3960         if (unlikely(!nc->va)) {
3961 refill:
3962                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3963                 if (!page)
3964                         return NULL;
3965
3966 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3967                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3968                 size = nc->size;
3969 #endif
3970                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3971                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3972                  */
3973                 page_ref_add(page, size - 1);
3974
3975                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3976                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3977                 nc->pagecnt_bias = size;
3978                 nc->offset = size;
3979         }
3980
3981         offset = nc->offset - fragsz;
3982         if (unlikely(offset < 0)) {
3983                 page = virt_to_page(nc->va);
3984
3985                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3986                         goto refill;
3987
3988 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3989                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3990                 size = nc->size;
3991 #endif
3992                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3993                 set_page_count(page, size);
3994
3995                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3996                 nc->pagecnt_bias = size;
3997                 offset = size - fragsz;
3998         }
3999
4000         nc->pagecnt_bias--;
4001         nc->offset = offset;
4002
4003         return nc->va + offset;
4004 }
4005 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
4006
4007 /*
4008  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4009  */
4010 void __free_page_frag(void *addr)
4011 {
4012         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4013
4014         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4015                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4016 }
4017 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
4018
4019 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4020                 size_t size)
4021 {
4022         if (addr) {
4023                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4024                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4025
4026                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4027                 while (used < alloc_end) {
4028                         free_page(used);
4029                         used += PAGE_SIZE;
4030                 }
4031         }
4032         return (void *)addr;
4033 }
4034
4035 /**
4036  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4037  * @size: the number of bytes to allocate
4038  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4039  *
4040  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4041  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4042  * allocate memory in power-of-two pages.
4043  *
4044  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4045  *
4046  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4047  */
4048 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4049 {
4050         unsigned int order = get_order(size);
4051         unsigned long addr;
4052
4053         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4054         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4055 }
4056 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4057
4058 /**
4059  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4060  *                         pages on a node.
4061  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4062  * @size: the number of bytes to allocate
4063  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4064  *
4065  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4066  * back.
4067  */
4068 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4069 {
4070         unsigned int order = get_order(size);
4071         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4072         if (!p)
4073                 return NULL;
4074         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4075 }
4076
4077 /**
4078  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4079  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4080  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4081  *
4082  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4083  */
4084 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4085 {
4086         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4087         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4088
4089         while (addr < end) {
4090                 free_page(addr);
4091                 addr += PAGE_SIZE;
4092         }
4093 }
4094 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4095
4096 /**
4097  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4098  * @offset: The zone index of the highest zone
4099  *
4100  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4101  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4102  * zone, the number of pages is calculated as:
4103  *     managed_pages - high_pages
4104  */
4105 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4106 {
4107         struct zoneref *z;
4108         struct zone *zone;
4109
4110         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4111         unsigned long sum = 0;
4112
4113         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4114
4115         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4116                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4117                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4118                 if (size > high)
4119                         sum += size - high;
4120         }
4121
4122         return sum;
4123 }
4124
4125 /**
4126  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4127  *
4128  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4129  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4130  */
4131 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4132 {
4133         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4134 }
4135 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4136
4137 /**
4138  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4139  *
4140  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4141  * high watermark within all zones.
4142  */
4143 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4144 {
4145         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4146 }
4147
4148 static inline void show_node(struct zone *zone)
4149 {
4150         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4151                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4152 }
4153
4154 long si_mem_available(void)
4155 {
4156         long available;
4157         unsigned long pagecache;
4158         unsigned long wmark_low = 0;
4159         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4160         struct zone *zone;
4161         int lru;
4162
4163         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4164                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4165
4166         for_each_zone(zone)
4167                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4168
4169         /*
4170          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4171          * without causing swapping.
4172          */
4173         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4174
4175         /*
4176          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4177          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4178          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4179          */
4180         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4181         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4182         available += pagecache;
4183
4184         /*
4185          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4186          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4187          */
4188         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4189                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4190
4191         if (available < 0)
4192                 available = 0;
4193         return available;
4194 }
4195 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4196
4197 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4198 {
4199         val->totalram = totalram_pages;
4200         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4201         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4202         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4203         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4204         val->freehigh = nr_free_highpages();
4205         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4206 }
4207
4208 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4209
4210 #ifdef CONFIG_NUMA
4211 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4212 {
4213         int zone_type;          /* needs to be signed */
4214         unsigned long managed_pages = 0;
4215         unsigned long managed_highpages = 0;
4216         unsigned long free_highpages = 0;
4217         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4218
4219         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4220                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4221         val->totalram = managed_pages;
4222         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4223         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4224 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4225         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4226                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4227
4228                 if (is_highmem(zone)) {
4229                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4230                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4231                 }
4232         }
4233         val->totalhigh = managed_highpages;
4234         val->freehigh = free_highpages;
4235 #else
4236         val->totalhigh = managed_highpages;
4237         val->freehigh = free_highpages;
4238 #endif
4239         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4240 }
4241 #endif
4242
4243 /*
4244  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4245  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4246  */
4247 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4248 {
4249         bool ret = false;
4250         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4251
4252         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4253                 goto out;
4254
4255         do {
4256                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4257                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4258         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4259 out:
4260         return ret;
4261 }
4262
4263 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4264
4265 static void show_migration_types(unsigned char type)
4266 {
4267         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4268                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4269                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4270                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4271                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4272 #ifdef CONFIG_CMA
4273                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4274 #endif
4275 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4276                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4277 #endif
4278         };
4279         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4280         char *p = tmp;
4281         int i;
4282
4283         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4284                 if (type & (1 << i))
4285                         *p++ = types[i];
4286         }
4287
4288         *p = '\0';
4289         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4290 }
4291
4292 /*
4293  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4294  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4295  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4296  *
4297  * Bits in @filter:
4298  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4299  *   cpuset.
4300  */
4301 void show_free_areas(unsigned int filter)
4302 {
4303         unsigned long free_pcp = 0;
4304         int cpu;
4305         struct zone *zone;
4306         pg_data_t *pgdat;
4307
4308         for_each_populated_zone(zone) {
4309                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4310                         continue;
4311
4312                 for_each_online_cpu(cpu)
4313                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4314         }
4315
4316         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4317                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4318                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4319                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4320                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4321                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4322                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4323                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4324                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4325                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4326                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4327                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4328                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4329                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4330                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4331                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4332                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4333                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4334                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4335                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4336                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4337                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4338                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4339                 free_pcp,
4340                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4341
4342         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4343                 printk("Node %d"
4344                         " active_anon:%lukB"
4345                         " inactive_anon:%lukB"
4346                         " active_file:%lukB"
4347                         " inactive_file:%lukB"
4348                         " unevictable:%lukB"
4349                         " isolated(anon):%lukB"
4350                         " isolated(file):%lukB"
4351                         " mapped:%lukB"
4352                         " dirty:%lukB"
4353                         " writeback:%lukB"
4354                         " shmem:%lukB"
4355 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4356                         " shmem_thp: %lukB"
4357                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4358                         " anon_thp: %lukB"
4359 #endif
4360                         " writeback_tmp:%lukB"
4361                         " unstable:%lukB"
4362                         " pages_scanned:%lu"
4363                         " all_unreclaimable? %s"
4364                         "\n",
4365                         pgdat->node_id,
4366                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4367                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4368                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4369                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4370                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4371                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4372                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4373                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4374                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4375                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4376 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4377                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4378                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4379                                         * HPAGE_PMD_NR),
4380                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4381 #endif
4382                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4383                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4384                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4385                         node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED),
4386                         !pgdat_reclaimable(pgdat) ? "yes" : "no");
4387         }
4388
4389         for_each_populated_zone(zone) {
4390                 int i;
4391
4392                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4393                         continue;
4394
4395                 free_pcp = 0;
4396                 for_each_online_cpu(cpu)
4397                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4398
4399                 show_node(zone);
4400                 printk(KERN_CONT
4401                         "%s"
4402                         " free:%lukB"
4403                         " min:%lukB"
4404                         " low:%lukB"
4405                         " high:%lukB"
4406                         " active_anon:%lukB"
4407                         " inactive_anon:%lukB"
4408                         " active_file:%lukB"
4409                         " inactive_file:%lukB"
4410                         " unevictable:%lukB"
4411                         " writepending:%lukB"
4412                         " present:%lukB"
4413                         " managed:%lukB"
4414                         " mlocked:%lukB"
4415                         " slab_reclaimable:%lukB"
4416                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4417                         " kernel_stack:%lukB"
4418                         " pagetables:%lukB"
4419                         " bounce:%lukB"
4420                         " free_pcp:%lukB"
4421                         " local_pcp:%ukB"
4422                         " free_cma:%lukB"
4423                         "\n",
4424                         zone->name,
4425                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4426                         K(min_wmark_pages(zone)),
4427                         K(low_wmark_pages(zone)),
4428                         K(high_wmark_pages(zone)),
4429                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4430                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4431                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4432                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4433                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4434                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4435                         K(zone->present_pages),
4436                         K(zone->managed_pages),
4437                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4438                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4439                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4440                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4441                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4442                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4443                         K(free_pcp),
4444                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4445                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4446                 printk("lowmem_reserve[]:");
4447                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4448                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4449                 printk(KERN_CONT "\n");
4450         }
4451
4452         for_each_populated_zone(zone) {
4453                 unsigned int order;
4454                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4455                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4456
4457                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4458                         continue;
4459                 show_node(zone);
4460                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4461
4462                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4463                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4464                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4465                         int type;
4466
4467                         nr[order] = area->nr_free;
4468                         total += nr[order] << order;
4469
4470                         types[order] = 0;
4471                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4472                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4473                                         types[order] |= 1 << type;
4474                         }
4475                 }
4476                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4477                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4478                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4479                                nr[order], K(1UL) << order);
4480                         if (nr[order])
4481                                 show_migration_types(types[order]);
4482                 }
4483                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4484         }
4485
4486         hugetlb_show_meminfo();
4487
4488         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4489
4490         show_swap_cache_info();
4491 }
4492
4493 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4494 {
4495         zoneref->zone = zone;
4496         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4497 }
4498
4499 /*
4500  * Builds allocation fallback zone lists.
4501  *
4502  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4503  */
4504 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4505                                 int nr_zones)
4506 {
4507         struct zone *zone;
4508         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4509
4510         do {
4511                 zone_type--;
4512                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4513                 if (managed_zone(zone)) {
4514                         zoneref_set_zone(zone,
4515                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4516                         check_highest_zone(zone_type);
4517                 }
4518         } while (zone_type);
4519
4520         return nr_zones;
4521 }
4522
4523
4524 /*
4525  *  zonelist_order:
4526  *  0 = automatic detection of better ordering.
4527  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4528  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4529  *
4530  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4531  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4532  */
4533 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4534 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4535 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4536
4537 /* zonelist order in the kernel.
4538  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4539  */
4540 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4541 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4542
4543
4544 #ifdef CONFIG_NUMA
4545 /* The value user specified ....changed by config */
4546 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4547 /* string for sysctl */
4548 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4549 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4550
4551 /*
4552  * interface for configure zonelist ordering.
4553  * command line option "numa_zonelist_order"
4554  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4555  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4556  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4557  */
4558
4559 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4560 {
4561         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4562                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4563         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4564                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4565         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4566                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4567         } else {
4568                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4569                 return -EINVAL;
4570         }
4571         return 0;
4572 }
4573
4574 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4575 {
4576         int ret;
4577
4578         if (!s)
4579                 return 0;
4580
4581         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4582         if (ret == 0)
4583                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4584
4585         return ret;
4586 }
4587 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4588
4589 /*
4590  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4591  */
4592 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4593                 void __user *buffer, size_t *length,
4594                 loff_t *ppos)
4595 {
4596         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4597         int ret;
4598         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4599
4600         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4601         if (write) {
4602                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4603                         ret = -EINVAL;
4604                         goto out;
4605                 }
4606                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4607         }
4608         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4609         if (ret)
4610                 goto out;
4611         if (write) {
4612                 int oldval = user_zonelist_order;
4613
4614                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4615                 if (ret) {
4616                         /*
4617                          * bogus value.  restore saved string
4618                          */
4619                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4620                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4621                         user_zonelist_order = oldval;
4622                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4623                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4624                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4625                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4626                 }
4627         }
4628 out:
4629         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4630         return ret;
4631 }
4632
4633
4634 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4635 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4636
4637 /**
4638  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4639  * @node: node whose fallback list we're appending
4640  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4641  *
4642  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4643  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4644  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4645  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4646  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4647  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4648  * on them otherwise.
4649  * It returns -1 if no node is found.
4650  */
4651 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4652 {
4653         int n, val;
4654         int min_val = INT_MAX;
4655         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4656         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4657
4658         /* Use the local node if we haven't already */
4659         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4660                 node_set(node, *used_node_mask);
4661                 return node;
4662         }
4663
4664         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4665
4666                 /* Don't want a node to appear more than once */
4667                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4668                         continue;
4669
4670                 /* Use the distance array to find the distance */
4671                 val = node_distance(node, n);
4672
4673                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4674                 val += (n < node);
4675
4676                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4677                 tmp = cpumask_of_node(n);
4678                 if (!cpumask_empty(tmp))
4679                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4680
4681                 /* Slight preference for less loaded node */
4682                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4683                 val += node_load[n];
4684
4685                 if (val < min_val) {
4686                         min_val = val;
4687                         best_node = n;
4688                 }
4689         }
4690
4691         if (best_node >= 0)
4692                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4693
4694         return best_node;
4695 }
4696
4697
4698 /*
4699  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4700  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4701  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4702  */
4703 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4704 {
4705         int j;
4706         struct zonelist *zonelist;
4707
4708         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4709         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4710                 ;
4711         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4712         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4713         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4714 }
4715
4716 /*
4717  * Build gfp_thisnode zonelists
4718  */
4719 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4720 {
4721         int j;
4722         struct zonelist *zonelist;
4723
4724         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4725         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4726         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4727         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4728 }
4729
4730 /*
4731  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4732  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4733  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4734  * may still exist in local DMA zone.
4735  */
4736 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4737
4738 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4739 {
4740         int pos, j, node;
4741         int zone_type;          /* needs to be signed */
4742         struct zone *z;
4743         struct zonelist *zonelist;
4744
4745         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4746         pos = 0;
4747         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4748                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4749                         node = node_order[j];
4750                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4751                         if (managed_zone(z)) {
4752                                 zoneref_set_zone(z,
4753                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4754                                 check_highest_zone(zone_type);
4755                         }
4756                 }
4757         }
4758         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4759         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4760 }
4761
4762 #if defined(CONFIG_64BIT)
4763 /*
4764  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4765  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4766  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4767  */
4768 static int default_zonelist_order(void)
4769 {
4770         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4771 }
4772 #else
4773 /*
4774  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4775  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4776  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4777  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4778  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4779  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4780  */
4781 static int default_zonelist_order(void)
4782 {
4783         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4784 }
4785 #endif /* CONFIG_64BIT */
4786
4787 static void set_zonelist_order(void)
4788 {
4789         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4790                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4791         else
4792                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4793 }
4794
4795 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4796 {
4797         int i, node, load;
4798         nodemask_t used_mask;
4799         int local_node, prev_node;
4800         struct zonelist *zonelist;
4801         unsigned int order = current_zonelist_order;
4802
4803         /* initialize zonelists */
4804         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4805                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4806                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4807                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4808         }
4809
4810         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4811         local_node = pgdat->node_id;
4812         load = nr_online_nodes;
4813         prev_node = local_node;
4814         nodes_clear(used_mask);
4815
4816         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4817         i = 0;
4818
4819         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4820                 /*
4821                  * We don't want to pressure a particular node.
4822                  * So adding penalty to the first node in same
4823                  * distance group to make it round-robin.
4824                  */
4825                 if (node_distance(local_node, node) !=
4826                     node_distance(local_node, prev_node))
4827                         node_load[node] = load;
4828
4829                 prev_node = node;
4830                 load--;
4831                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4832                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4833                 else
4834                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4835         }
4836
4837         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4838                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4839                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4840         }
4841
4842         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4843 }
4844
4845 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4846 /*
4847  * Return node id of node used for "local" allocations.
4848  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4849  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4850  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4851  */
4852 int local_memory_node(int node)
4853 {
4854         struct zoneref *z;
4855
4856         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4857                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4858                                    NULL);
4859         return z->zone->node;
4860 }
4861 #endif
4862
4863 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4864 static void setup_min_slab_ratio(void);
4865 #else   /* CONFIG_NUMA */
4866
4867 static void set_zonelist_order(void)
4868 {
4869         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4870 }
4871
4872 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4873 {
4874         int node, local_node;
4875         enum zone_type j;
4876         struct zonelist *zonelist;
4877
4878         local_node = pgdat->node_id;
4879
4880         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4881         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4882
4883         /*
4884          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4885          * of all the other nodes.
4886          * We don't want to pressure a particular node, so when
4887          * building the zones for node N, we make sure that the
4888          * zones coming right after the local ones are those from
4889          * node N+1 (modulo N)
4890          */
4891         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4892                 if (!node_online(node))
4893                         continue;
4894                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4895         }
4896         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4897                 if (!node_online(node))
4898                         continue;
4899                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4900         }
4901
4902         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4903         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4904 }
4905
4906 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4907
4908 /*
4909  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4910  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4911  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4912  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4913  * with interrupts disabled.
4914  *
4915  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4916  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4917  * hotplugged processors.
4918  *
4919  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4920  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4921  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4922  */
4923 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4924 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4925 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4926
4927 /*
4928  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4929  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4930  */
4931 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4932
4933 /* return values int ....just for stop_machine() */
4934 static int __build_all_zonelists(void *data)
4935 {
4936         int nid;
4937         int cpu;
4938         pg_data_t *self = data;
4939
4940 #ifdef CONFIG_NUMA
4941         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4942 #endif
4943
4944         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4945                 build_zonelists(self);
4946         }
4947
4948         for_each_online_node(nid) {
4949                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4950
4951                 build_zonelists(pgdat);
4952         }
4953
4954         /*
4955          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4956          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4957          * each zone will be allocated later when the per cpu
4958          * allocator is available.
4959          *
4960          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4961          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4962          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4963          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4964          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4965          * (a chicken-egg dilemma).
4966          */
4967         for_each_possible_cpu(cpu) {
4968                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4969
4970 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4971                 /*
4972                  * We now know the "local memory node" for each node--
4973                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4974                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4975                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4976                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4977                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4978                  */
4979                 if (cpu_online(cpu))
4980                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4981 #endif
4982         }
4983
4984         return 0;
4985 }
4986
4987 static noinline void __init
4988 build_all_zonelists_init(void)
4989 {
4990         __build_all_zonelists(NULL);
4991         mminit_verify_zonelist();
4992         cpuset_init_current_mems_allowed();
4993 }
4994
4995 /*
4996  * Called with zonelists_mutex held always
4997  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4998  *
4999  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5000  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5001  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5002  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5003  */
5004 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5005 {
5006         set_zonelist_order();
5007
5008         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5009                 build_all_zonelists_init();
5010         } else {
5011 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5012                 if (zone)
5013                         setup_zone_pageset(zone);
5014 #endif
5015                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5016                    of zonelist */
5017                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5018                 /* cpuset refresh routine should be here */
5019         }
5020         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5021         /*
5022          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5023          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5024          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5025          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5026          * disabled and enable it later
5027          */
5028         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5029                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5030         else
5031                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5032
5033         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5034                 nr_online_nodes,
5035                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5036                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5037                 vm_total_pages);
5038 #ifdef CONFIG_NUMA
5039         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5040 #endif
5041 }
5042
5043 /*
5044  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5045  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5046  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5047  */
5048 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5049                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5050 {
5051         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5052         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5053         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5054         unsigned long pfn;
5055         unsigned long nr_initialised = 0;
5056 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5057         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5058 #endif
5059
5060         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5061                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5062
5063         /*
5064          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5065          * memory
5066          */
5067         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5068                 start_pfn += altmap->reserve;
5069
5070         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5071                 /*
5072                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5073                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5074                  */
5075                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5076                         goto not_early;
5077
5078                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5079                         continue;
5080                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5081                         continue;
5082                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5083                         break;
5084
5085 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5086                 /*
5087                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5088                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5089                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5090                  */
5091                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5092                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5093                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5094                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5095                                                 break;
5096                                 r = tmp;
5097                         }
5098                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5099                             memblock_is_mirror(r)) {
5100                                 /* already initialized as NORMAL */
5101                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5102                                 continue;
5103                         }
5104                 }
5105 #endif
5106
5107 not_early:
5108                 /*
5109                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5110                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5111                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5112                  * the address space during boot when many long-lived
5113                  * kernel allocations are made.
5114                  *
5115                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5116                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5117                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5118                  * pfn out of zone.
5119                  */
5120                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5121                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5122
5123                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5124                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5125                 } else {
5126                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5127                 }
5128         }
5129 }
5130
5131 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5132 {
5133         unsigned int order, t;
5134         for_each_migratetype_order(order, t) {
5135                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5136                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5137         }
5138 }
5139
5140 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5141 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5142         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5143 #endif
5144
5145 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5146 {
5147 #ifdef CONFIG_MMU
5148         int batch;
5149
5150         /*
5151          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5152          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5153          *
5154          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5155          */
5156         batch = zone->managed_pages / 1024;
5157         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5158                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5159         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5160         if (batch < 1)
5161                 batch = 1;
5162
5163         /*
5164          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5165          * of 2 value was found to be more likely to have
5166          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5167          *
5168          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5169          * batches of pages, one task can end up with a lot
5170          * of pages of one half of the possible page colors
5171          * and the other with pages of the other colors.
5172          */
5173         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5174
5175         return batch;
5176
5177 #else
5178         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5179          * conditions.
5180          *
5181          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5182          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5183          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5184          *
5185          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5186          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5187          * can be a significant delay between the individual batches being
5188          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5189          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5190          */
5191         return 0;
5192 #endif
5193 }
5194
5195 /*
5196  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5197  * ->batch must never be higher then ->high.
5198  * The following function updates them in a safe manner without read side
5199  * locking.
5200  *
5201  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5202  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5203  *
5204  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5205  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5206  * exist).
5207  */
5208 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5209                 unsigned long batch)
5210 {
5211        /* start with a fail safe value for batch */
5212         pcp->batch = 1;
5213         smp_wmb();
5214
5215        /* Update high, then batch, in order */
5216         pcp->high = high;
5217         smp_wmb();
5218
5219         pcp->batch = batch;
5220 }
5221
5222 /* a companion to pageset_set_high() */
5223 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5224 {
5225         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5226 }
5227
5228 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5229 {
5230         struct per_cpu_pages *pcp;
5231         int migratetype;
5232
5233         memset(p, 0, sizeof(*p));
5234
5235         pcp = &p->pcp;
5236         pcp->count = 0;
5237         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5238                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5239 }
5240
5241 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5242 {
5243         pageset_init(p);
5244         pageset_set_batch(p, batch);
5245 }
5246
5247 /*
5248  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5249  * to the value high for the pageset p.
5250  */
5251 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5252                                 unsigned long high)
5253 {
5254         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5255         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5256                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5257
5258         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5259 }
5260
5261 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5262                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5263 {
5264         if (percpu_pagelist_fraction)
5265                 pageset_set_high(pcp,
5266                         (zone->managed_pages /
5267                                 percpu_pagelist_fraction));
5268         else
5269                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5270 }
5271
5272 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5273 {
5274         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5275
5276         pageset_init(pcp);
5277         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5278 }
5279
5280 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5281 {
5282         int cpu;
5283         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5284         for_each_possible_cpu(cpu)
5285                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5286 }
5287
5288 /*
5289  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5290  * Before this call only boot pagesets were available.
5291  */
5292 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5293 {
5294         struct pglist_data *pgdat;
5295         struct zone *zone;
5296
5297         for_each_populated_zone(zone)
5298                 setup_zone_pageset(zone);
5299
5300         for_each_online_pgdat(pgdat)
5301                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5302                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5303 }
5304
5305 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5306 {
5307         /*
5308          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5309          * relies on the ability of the linker to provide the
5310          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5311          */
5312         zone->pageset = &boot_pageset;
5313
5314         if (populated_zone(zone))
5315                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5316                         zone->name, zone->present_pages,
5317                                          zone_batchsize(zone));
5318 }
5319
5320 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5321                                         unsigned long zone_start_pfn,
5322                                         unsigned long size)
5323 {
5324         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5325
5326         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5327
5328         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5329
5330         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5331                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5332                         pgdat->node_id,
5333                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5334                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5335
5336         zone_init_free_lists(zone);
5337         zone->initialized = 1;
5338
5339         return 0;
5340 }
5341
5342 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5343 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5344
5345 /*
5346  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5347  */
5348 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5349                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5350 {
5351         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5352         int nid;
5353
5354         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5355                 return state->last_nid;
5356
5357         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5358         if (nid != -1) {
5359                 state->last_start = start_pfn;
5360                 state->last_end = end_pfn;
5361                 state->last_nid = nid;
5362         }
5363
5364         return nid;
5365 }
5366 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5367
5368 /**
5369  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5370  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5371  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5372  *
5373  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5374  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5375  * memblock_free_early_nid() manually.
5376  */
5377 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5378 {
5379         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5380         int i, this_nid;
5381
5382         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5383                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5384                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5385
5386                 if (start_pfn < end_pfn)
5387                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5388                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5389                                         this_nid);
5390         }
5391 }
5392
5393 /**
5394  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5395  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5396  *
5397  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5398  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5399  */
5400 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5401 {
5402         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5403         int i, this_nid;
5404
5405         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5406                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5407 }
5408
5409 /**
5410  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5411  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5412  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5413  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5414  *
5415  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5416  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5417  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5418  * PFNs will be 0.
5419  */
5420 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5421                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5422 {
5423         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5424         int i;
5425
5426         *start_pfn = -1UL;
5427         *end_pfn = 0;
5428
5429         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5430                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5431                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5432         }
5433
5434         if (*start_pfn == -1UL)
5435                 *start_pfn = 0;
5436 }
5437
5438 /*
5439  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5440  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5441  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5442  */
5443 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5444 {
5445         int zone_index;
5446         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5447                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5448                         continue;
5449
5450                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5451                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5452                         break;
5453         }
5454
5455         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5456         movable_zone = zone_index;
5457 }
5458
5459 /*
5460  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5461  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5462  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5463  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5464  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5465  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5466  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5467  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5468  */
5469 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5470                                         unsigned long zone_type,
5471                                         unsigned long node_start_pfn,
5472                                         unsigned long node_end_pfn,
5473                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5474                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5475 {
5476         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5477         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5478                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5479                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5480                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5481                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5482                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5483
5484                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5485                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5486                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5487                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5488                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5489
5490                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5491                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5492                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5493         }
5494 }
5495
5496 /*
5497  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5498  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5499  */
5500 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5501                                         unsigned long zone_type,
5502                                         unsigned long node_start_pfn,
5503                                         unsigned long node_end_pfn,
5504                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5505                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5506                                         unsigned long *ignored)
5507 {
5508         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5509         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5510                 return 0;
5511
5512         /* Get the start and end of the zone */
5513         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5514         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5515         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5516                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5517                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5518
5519         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5520         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5521                 return 0;
5522
5523         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5524         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5525         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5526
5527         /* Return the spanned pages */
5528         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5529 }
5530
5531 /*
5532  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5533  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5534  */
5535 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5536                                 unsigned long range_start_pfn,
5537                                 unsigned long range_end_pfn)
5538 {
5539         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5540         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5541         int i;
5542
5543         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5544                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5545                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5546                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5547         }
5548         return nr_absent;
5549 }
5550
5551 /**
5552  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5553  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5554  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5555  *
5556  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5557  */
5558 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5559                                                         unsigned long end_pfn)
5560 {
5561         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5562 }
5563
5564 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5565 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5566                                         unsigned long zone_type,
5567                                         unsigned long node_start_pfn,
5568                                         unsigned long node_end_pfn,
5569                                         unsigned long *ignored)
5570 {
5571         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5572         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5573         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5574         unsigned long nr_absent;
5575
5576         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5577         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5578                 return 0;
5579
5580         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5581         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5582
5583         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5584                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5585                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5586         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5587
5588         /*
5589          * ZONE_MOVABLE handling.
5590          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5591          * and vice versa.
5592          */
5593         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5594                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5595                 struct memblock_region *r;
5596
5597                 for_each_memblock(memory, r) {
5598                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5599                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5600                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5601                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5602
5603                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5604                             memblock_is_mirror(r))
5605                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5606
5607                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5608                             !memblock_is_mirror(r))
5609                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5610                 }
5611         }
5612
5613         return nr_absent;
5614 }
5615
5616 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5617 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5618                                         unsigned long zone_type,
5619                                         unsigned long node_start_pfn,
5620                                         unsigned long node_end_pfn,
5621                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5622                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5623                                         unsigned long *zones_size)
5624 {
5625         unsigned int zone;
5626
5627         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5628         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5629                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5630
5631         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5632
5633         return zones_size[zone_type];
5634 }
5635
5636 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5637                                                 unsigned long zone_type,
5638                                                 unsigned long node_start_pfn,
5639                                                 unsigned long node_end_pfn,
5640                                                 unsigned long *zholes_size)
5641 {
5642         if (!zholes_size)
5643                 return 0;
5644
5645         return zholes_size[zone_type];
5646 }
5647
5648 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5649
5650 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5651                                                 unsigned long node_start_pfn,
5652                                                 unsigned long node_end_pfn,
5653                                                 unsigned long *zones_size,
5654                                                 unsigned long *zholes_size)
5655 {
5656         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5657         enum zone_type i;
5658
5659         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5660                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5661                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5662                 unsigned long size, real_size;
5663
5664                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5665                                                   node_start_pfn,
5666                                                   node_end_pfn,
5667                                                   &zone_start_pfn,
5668                                                   &zone_end_pfn,
5669                                                   zones_size);
5670                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5671                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5672                                                   zholes_size);
5673                 if (size)
5674                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5675                 else
5676                         zone->zone_start_pfn = 0;
5677                 zone->spanned_pages = size;
5678                 zone->present_pages = real_size;
5679
5680                 totalpages += size;
5681                 realtotalpages += real_size;
5682         }
5683
5684         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5685         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5686         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5687                                                         realtotalpages);
5688 }
5689
5690 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5691 /*
5692  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5693  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5694  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5695  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5696  * bytes.
5697  */
5698 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5699 {
5700         unsigned long usemapsize;
5701
5702         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5703         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5704         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5705         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5706         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5707
5708         return usemapsize / 8;
5709 }
5710
5711 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5712                                 struct zone *zone,
5713                                 unsigned long zone_start_pfn,
5714                                 unsigned long zonesize)
5715 {
5716         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5717         zone->pageblock_flags = NULL;
5718         if (usemapsize)
5719                 zone->pageblock_flags =
5720                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5721                                                          pgdat->node_id);
5722 }
5723 #else
5724 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5725                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5726 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5727
5728 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5729
5730 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5731 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5732 {
5733         unsigned int order;
5734
5735         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5736         if (pageblock_order)
5737                 return;
5738
5739         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5740                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5741         else
5742                 order = MAX_ORDER - 1;
5743
5744         /*
5745          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5746          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5747          * powerpc.
5748          */
5749         pageblock_order = order;
5750 }
5751 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5752
5753 /*
5754  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5755  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5756  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5757  * the kernel config
5758  */
5759 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5760 {
5761 }
5762
5763 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5764
5765 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5766                                                    unsigned long present_pages)
5767 {
5768         unsigned long pages = spanned_pages;
5769
5770         /*
5771          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5772          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5773          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5774          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5775          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5776          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5777          */
5778         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5779             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5780                 pages = present_pages;
5781
5782         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5783 }
5784
5785 /*
5786  * Set up the zone data structures:
5787  *   - mark all pages reserved
5788  *   - mark all memory queues empty
5789  *   - clear the memory bitmaps
5790  *
5791  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5792  */
5793 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5794 {
5795         enum zone_type j;
5796         int nid = pgdat->node_id;
5797         int ret;
5798
5799         pgdat_resize_init(pgdat);
5800 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5801         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5802         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5803         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5804 #endif
5805 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5806         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5807         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5808         pgdat->split_queue_len = 0;
5809 #endif
5810         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5811         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5812 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5813         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5814 #endif
5815         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5816         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5817         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5818
5819         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5820                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5821                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5822                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5823
5824                 size = zone->spanned_pages;
5825                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5826
5827                 /*
5828                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5829                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5830                  * and per-cpu initialisations
5831                  */
5832                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5833                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5834                         if (freesize >= memmap_pages) {
5835                                 freesize -= memmap_pages;
5836                                 if (memmap_pages)
5837                                         printk(KERN_DEBUG
5838                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5839                                                zone_names[j], memmap_pages);
5840                         } else
5841                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5842                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5843                 }
5844
5845                 /* Account for reserved pages */
5846                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5847                         freesize -= dma_reserve;
5848                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5849                                         zone_names[0], dma_reserve);
5850                 }
5851
5852                 if (!is_highmem_idx(j))
5853                         nr_kernel_pages += freesize;
5854                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5855                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5856                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5857                 nr_all_pages += freesize;
5858
5859                 /*
5860                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5861                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5862                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5863                  */
5864                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5865 #ifdef CONFIG_NUMA
5866                 zone->node = nid;
5867 #endif
5868                 zone->name = zone_names[j];
5869                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5870                 spin_lock_init(&zone->lock);
5871                 zone_seqlock_init(zone);
5872                 zone_pcp_init(zone);
5873
5874                 if (!size)
5875                         continue;
5876
5877                 set_pageblock_order();
5878                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5879                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5880                 BUG_ON(ret);
5881                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5882         }
5883 }
5884
5885 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5886 {
5887         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5888         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5889
5890         /* Skip empty nodes */
5891         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5892                 return;
5893
5894 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5895         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5896         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5897         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5898         if (!pgdat->node_mem_map) {
5899                 unsigned long size, end;
5900                 struct page *map;
5901
5902                 /*
5903                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5904                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5905                  * for the buddy allocator to function correctly.
5906                  */
5907                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5908                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5909                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5910                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5911                 if (!map)
5912                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5913                                                                pgdat->node_id);
5914                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5915         }
5916 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5917         /*
5918          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5919          */
5920         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5921                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5922 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5923                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5924                         mem_map -= offset;
5925 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5926         }
5927 #endif
5928 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5929 }
5930
5931 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5932                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5933 {
5934         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5935         unsigned long start_pfn = 0;
5936         unsigned long end_pfn = 0;
5937
5938         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5939         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
5940
5941         reset_deferred_meminit(pgdat);
5942         pgdat->node_id = nid;
5943         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5944         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
5945 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5946         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5947         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5948                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5949                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5950 #else
5951         start_pfn = node_start_pfn;
5952 #endif
5953         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5954                                   zones_size, zholes_size);
5955
5956         alloc_node_mem_map(pgdat);
5957 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5958         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5959                 nid, (unsigned long)pgdat,
5960                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5961 #endif
5962
5963         free_area_init_core(pgdat);
5964 }
5965
5966 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5967
5968 #if MAX_NUMNODES > 1
5969 /*
5970  * Figure out the number of possible node ids.
5971  */
5972 void __init setup_nr_node_ids(void)
5973 {
5974         unsigned int highest;
5975
5976         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5977         nr_node_ids = highest + 1;
5978 }
5979 #endif
5980
5981 /**
5982  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5983  *
5984  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5985  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5986  * all the nodes.
5987  *
5988  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5989  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5990  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5991  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5992  *
5993  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5994  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5995  * populated node map.
5996  *
5997  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5998  * requirement (single node).
5999  */
6000 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6001 {
6002         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6003         unsigned long start, end, mask;
6004         int last_nid = -1;
6005         int i, nid;
6006
6007         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6008                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6009                         last_nid = nid;
6010                         last_end = end;
6011                         continue;
6012                 }
6013
6014                 /*
6015                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6016                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6017                  * too coarse to separate the current node from the last.
6018                  */
6019                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6020                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6021                         mask <<= 1;
6022
6023                 /* accumulate all internode masks */
6024                 accl_mask |= mask;
6025         }
6026
6027         /* convert mask to number of pages */
6028         return ~accl_mask + 1;
6029 }
6030
6031 /* Find the lowest pfn for a node */
6032 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6033 {
6034         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6035         unsigned long start_pfn;
6036         int i;
6037
6038         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6039                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6040
6041         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6042                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6043                 return 0;
6044         }
6045
6046         return min_pfn;
6047 }
6048
6049 /**
6050  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6051  *
6052  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6053  * memblock_set_node().
6054  */
6055 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6056 {
6057         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6058 }
6059
6060 /*
6061  * early_calculate_totalpages()
6062  * Sum pages in active regions for movable zone.
6063  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6064  */
6065 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6066 {
6067         unsigned long totalpages = 0;
6068         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6069         int i, nid;
6070
6071         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6072                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6073
6074                 totalpages += pages;
6075                 if (pages)
6076                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6077         }
6078         return totalpages;
6079 }
6080
6081 /*
6082  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6083  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6084  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6085  * others
6086  */
6087 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6088 {
6089         int i, nid;
6090         unsigned long usable_startpfn;
6091         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6092         /* save the state before borrow the nodemask */
6093         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6094         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6095         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6096         struct memblock_region *r;
6097
6098         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6099         find_usable_zone_for_movable();
6100
6101         /*
6102          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6103          * options.
6104          */
6105         if (movable_node_is_enabled()) {
6106                 for_each_memblock(memory, r) {
6107                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6108                                 continue;
6109
6110                         nid = r->nid;
6111
6112                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6113                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6114                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6115                                 usable_startpfn;
6116                 }
6117
6118                 goto out2;
6119         }
6120
6121         /*
6122          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6123          */
6124         if (mirrored_kernelcore) {
6125                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6126
6127                 for_each_memblock(memory, r) {
6128                         if (memblock_is_mirror(r))
6129                                 continue;
6130
6131                         nid = r->nid;
6132
6133                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6134
6135                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6136                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6137                                 continue;
6138                         }
6139
6140                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6141                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6142                                 usable_startpfn;
6143                 }
6144
6145                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6146                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6147
6148                 goto out2;
6149         }
6150
6151         /*
6152          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6153          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6154          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6155          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6156          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6157          * what movablecore would have allowed.
6158          */
6159         if (required_movablecore) {
6160                 unsigned long corepages;
6161
6162                 /*
6163                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6164                  * was requested by the user
6165                  */
6166                 required_movablecore =
6167                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6168                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6169                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6170
6171                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6172         }
6173
6174         /*
6175          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6176          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6177          */
6178         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6179                 goto out;
6180
6181         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6182         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6183
6184 restart:
6185         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6186         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6187         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6188                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6189
6190                 /*
6191                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6192                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6193                  * amount of memory for the kernel
6194                  */
6195                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6196                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6197
6198                 /*
6199                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6200                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6201                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6202                  */
6203                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6204
6205                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6206                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6207                         unsigned long size_pages;
6208
6209                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6210                         if (start_pfn >= end_pfn)
6211                                 continue;
6212
6213                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6214                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6215                                 unsigned long kernel_pages;
6216                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6217                                                                 - start_pfn;
6218
6219                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6220                                                         kernelcore_remaining);
6221                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6222                                                         required_kernelcore);
6223
6224                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6225                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6226
6227                                         /*
6228                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6229                                          * that if we have to rebalance
6230                                          * kernelcore across nodes, we will
6231                                          * not double account here
6232                                          */
6233                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6234                                         continue;
6235                                 }
6236                                 start_pfn = usable_startpfn;
6237                         }
6238
6239                         /*
6240                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6241                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6242                          * number of pages used as kernelcore
6243                          */
6244                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6245                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6246                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6247                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6248
6249                         /*
6250                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6251                          * break if the kernelcore for this node has been
6252                          * satisfied
6253                          */
6254                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6255                                                                 size_pages);
6256                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6257                         if (!kernelcore_remaining)
6258                                 break;
6259                 }
6260         }
6261
6262         /*
6263          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6264          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6265          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6266          * satisfied
6267          */
6268         usable_nodes--;
6269         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6270                 goto restart;
6271
6272 out2:
6273         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6274         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6275                 zone_movable_pfn[nid] =
6276                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6277
6278 out:
6279         /* restore the node_state */
6280         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6281 }
6282
6283 /* Any regular or high memory on that node ? */
6284 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6285 {
6286         enum zone_type zone_type;
6287
6288         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6289                 return;
6290
6291         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6292                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6293                 if (populated_zone(zone)) {
6294                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6295                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6296                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6297                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6298                         break;
6299                 }
6300         }
6301 }
6302
6303 /**
6304  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6305  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6306  *
6307  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6308  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6309  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6310  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6311  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6312  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6313  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6314  * at arch_max_dma_pfn.
6315  */
6316 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6317 {
6318         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6319         int i, nid;
6320
6321         /* Record where the zone boundaries are */
6322         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6323                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6324         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6325                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6326
6327         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6328
6329         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6330                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6331                         continue;
6332
6333                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6334                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6335                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6336
6337                 start_pfn = end_pfn;
6338         }
6339         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6340         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6341
6342         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6343         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6344         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6345
6346         /* Print out the zone ranges */
6347         pr_info("Zone ranges:\n");
6348         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6349                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6350                         continue;
6351                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6352                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6353                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6354                         pr_cont("empty\n");
6355                 else
6356                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6357                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6358                                         << PAGE_SHIFT,
6359                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6360                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6361         }
6362
6363         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6364         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6365         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6366                 if (zone_movable_pfn[i])
6367                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6368                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6369         }
6370
6371         /* Print out the early node map */
6372         pr_info("Early memory node ranges\n");
6373         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6374                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6375                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6376                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6377
6378         /* Initialise every node */
6379         mminit_verify_pageflags_layout();
6380         setup_nr_node_ids();
6381         for_each_online_node(nid) {
6382                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6383                 free_area_init_node(nid, NULL,
6384                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6385
6386                 /* Any memory on that node */
6387                 if (pgdat->node_present_pages)
6388                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6389                 check_for_memory(pgdat, nid);
6390         }
6391 }
6392
6393 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6394 {
6395         unsigned long long coremem;
6396         if (!p)
6397                 return -EINVAL;
6398
6399         coremem = memparse(p, &p);
6400         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6401
6402         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6403         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6404
6405         return 0;
6406 }
6407
6408 /*
6409  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6410  * cannot be reclaimed or migrated.
6411  */
6412 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6413 {
6414         /* parse kernelcore=mirror */
6415         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6416                 mirrored_kernelcore = true;
6417                 return 0;
6418         }
6419
6420         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6421 }
6422
6423 /*
6424  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6425  * can be reclaimed or migrated.
6426  */
6427 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6428 {
6429         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6430 }
6431
6432 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6433 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6434
6435 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6436
6437 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6438 {
6439         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6440         page_zone(page)->managed_pages += count;
6441         totalram_pages += count;
6442 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6443         if (PageHighMem(page))
6444                 totalhigh_pages += count;
6445 #endif
6446         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6447 }
6448 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6449
6450 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6451 {
6452         void *pos;
6453         unsigned long pages = 0;
6454
6455         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6456         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6457         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6458                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6459                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6460                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6461         }
6462
6463         if (pages && s)
6464                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6465                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6466
6467         return pages;
6468 }
6469 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6470
6471 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6472 void free_highmem_page(struct page *page)
6473 {
6474         __free_reserved_page(page);
6475         totalram_pages++;
6476         page_zone(page)->managed_pages++;
6477         totalhigh_pages++;
6478 }
6479 #endif
6480
6481
6482 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6483 {
6484         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6485         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6486
6487         physpages = get_num_physpages();
6488         codesize = _etext - _stext;
6489         datasize = _edata - _sdata;
6490         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6491         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6492         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6493         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6494
6495         /*
6496          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6497          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6498          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6499          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6500          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6501          */
6502 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6503         do { \
6504                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6505                         size -= adj; \
6506         } while (0)
6507
6508         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6509                      _sinittext, init_code_size);
6510         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6511         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6512         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6513         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6514
6515 #undef  adj_init_size
6516
6517         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6518 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6519                 ", %luK highmem"
6520 #endif
6521                 "%s%s)\n",
6522                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6523                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6524                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6525                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6526                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6527                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6528 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6529                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6530 #endif
6531                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6532 }
6533
6534 /**
6535  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6536  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6537  *
6538  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6539  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6540  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6541  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6542  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6543  * smaller per-cpu batchsize.
6544  */
6545 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6546 {
6547         dma_reserve = new_dma_reserve;
6548 }
6549
6550 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6551 {
6552         free_area_init_node(0, zones_size,
6553                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6554 }
6555
6556 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6557                                  unsigned long action, void *hcpu)
6558 {
6559         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6560
6561         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6562                 local_lock_irq_on(swapvec_lock, cpu);
6563                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6564                 local_unlock_irq_on(swapvec_lock, cpu);
6565                 drain_pages(cpu);
6566
6567                 /*
6568                  * Spill the event counters of the dead processor
6569                  * into the current processors event counters.
6570                  * This artificially elevates the count of the current
6571                  * processor.
6572                  */
6573                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6574
6575                 /*
6576                  * Zero the differential counters of the dead processor
6577                  * so that the vm statistics are consistent.
6578                  *
6579                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6580                  * race with what we are doing.
6581                  */
6582                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6583         }
6584         return NOTIFY_OK;
6585 }
6586
6587 void __init page_alloc_init(void)
6588 {
6589         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6590         local_irq_lock_init(pa_lock);
6591 }
6592
6593 /*
6594  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6595  *      or min_free_kbytes changes.
6596  */
6597 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6598 {
6599         struct pglist_data *pgdat;
6600         unsigned long reserve_pages = 0;
6601         enum zone_type i, j;
6602
6603         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6604
6605                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6606
6607                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6608                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6609                         long max = 0;
6610
6611                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6612                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6613                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6614                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6615                         }
6616
6617                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6618                         max += high_wmark_pages(zone);
6619
6620                         if (max > zone->managed_pages)
6621                                 max = zone->managed_pages;
6622
6623                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6624
6625                         reserve_pages += max;
6626                 }
6627         }
6628         totalreserve_pages = reserve_pages;
6629 }
6630
6631 /*
6632  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6633  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6634  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6635  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6636  */
6637 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6638 {
6639         struct pglist_data *pgdat;
6640         enum zone_type j, idx;
6641
6642         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6643                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6644                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6645                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6646
6647                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6648
6649                         idx = j;
6650                         while (idx) {
6651                                 struct zone *lower_zone;
6652
6653                                 idx--;
6654
6655                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6656                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6657
6658                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6659                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6660                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6661                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6662                         }
6663                 }
6664         }
6665
6666         /* update totalreserve_pages */
6667         calculate_totalreserve_pages();
6668 }
6669
6670 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6671 {
6672         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6673         unsigned long lowmem_pages = 0;
6674         struct zone *zone;
6675         unsigned long flags;
6676
6677         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6678         for_each_zone(zone) {
6679                 if (!is_highmem(zone))
6680                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6681         }
6682
6683         for_each_zone(zone) {
6684                 u64 tmp;
6685
6686                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6687                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6688                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6689                 if (is_highmem(zone)) {
6690                         /*
6691                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6692                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6693                          * value here.
6694                          *
6695                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6696                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6697                          * not be capped for highmem.
6698                          */
6699                         unsigned long min_pages;
6700
6701                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6702                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6703                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6704                 } else {
6705                         /*
6706                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6707                          * proportionate to the zone's size.
6708                          */
6709                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6710                 }
6711
6712                 /*
6713                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6714                  * scale factor in proportion to available memory, but
6715                  * ensure a minimum size on small systems.
6716                  */
6717                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6718                             mult_frac(zone->managed_pages,
6719                                       watermark_scale_factor, 10000));
6720
6721                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6722                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6723
6724                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6725         }
6726
6727         /* update totalreserve_pages */
6728         calculate_totalreserve_pages();
6729 }
6730
6731 /**
6732  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6733  * or when memory is hot-{added|removed}
6734  *
6735  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6736  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6737  */
6738 void setup_per_zone_wmarks(void)
6739 {
6740         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6741         __setup_per_zone_wmarks();
6742         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6743 }
6744
6745 /*
6746  * Initialise min_free_kbytes.
6747  *
6748  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6749  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6750  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6751  *
6752  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6753  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6754  *
6755  * which yields
6756  *
6757  * 16MB:        512k
6758  * 32MB:        724k
6759  * 64MB:        1024k
6760  * 128MB:       1448k
6761  * 256MB:       2048k
6762  * 512MB:       2896k
6763  * 1024MB:      4096k
6764  * 2048MB:      5792k
6765  * 4096MB:      8192k
6766  * 8192MB:      11584k
6767  * 16384MB:     16384k
6768  */
6769 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6770 {
6771         unsigned long lowmem_kbytes;
6772         int new_min_free_kbytes;
6773
6774         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6775         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6776
6777         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6778                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6779                 if (min_free_kbytes < 128)
6780                         min_free_kbytes = 128;
6781                 if (min_free_kbytes > 65536)
6782                         min_free_kbytes = 65536;
6783         } else {
6784                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6785                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6786         }
6787         setup_per_zone_wmarks();
6788         refresh_zone_stat_thresholds();
6789         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6790
6791 #ifdef CONFIG_NUMA
6792         setup_min_unmapped_ratio();
6793         setup_min_slab_ratio();
6794 #endif
6795
6796         return 0;
6797 }
6798 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6799
6800 /*
6801  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6802  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6803  *      changes.
6804  */
6805 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6806         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6807 {
6808         int rc;
6809
6810         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6811         if (rc)
6812                 return rc;
6813
6814         if (write) {
6815                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6816                 setup_per_zone_wmarks();
6817         }
6818         return 0;
6819 }
6820
6821 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6822         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6823 {
6824         int rc;
6825
6826         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6827         if (rc)
6828                 return rc;
6829
6830         if (write)
6831                 setup_per_zone_wmarks();
6832
6833         return 0;
6834 }
6835
6836 #ifdef CONFIG_NUMA
6837 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6838 {
6839         pg_data_t *pgdat;
6840         struct zone *zone;
6841
6842         for_each_online_pgdat(pgdat)
6843                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6844
6845         for_each_zone(zone)
6846                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6847                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6848 }
6849
6850
6851 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6852         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6853 {
6854         int rc;
6855
6856         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6857         if (rc)
6858                 return rc;
6859
6860         setup_min_unmapped_ratio();
6861
6862         return 0;
6863 }
6864
6865 static void setup_min_slab_ratio(void)
6866 {
6867         pg_data_t *pgdat;
6868         struct zone *zone;
6869
6870         for_each_online_pgdat(pgdat)
6871                 pgdat->min_slab_pages = 0;
6872
6873         for_each_zone(zone)
6874                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
6875                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6876 }
6877
6878 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6879         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6880 {
6881         int rc;
6882
6883         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6884         if (rc)
6885                 return rc;
6886
6887         setup_min_slab_ratio();
6888
6889         return 0;
6890 }
6891 #endif
6892
6893 /*
6894  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6895  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6896  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6897  *
6898  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6899  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6900  * if in function of the boot time zone sizes.
6901  */
6902 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6903         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6904 {
6905         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6906         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6907         return 0;
6908 }
6909
6910 /*
6911  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6912  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6913  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6914  */
6915 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6916         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6917 {
6918         struct zone *zone;
6919         int old_percpu_pagelist_fraction;
6920         int ret;
6921
6922         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6923         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6924
6925         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6926         if (!write || ret < 0)
6927                 goto out;
6928
6929         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6930         if (percpu_pagelist_fraction &&
6931             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6932                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6933                 ret = -EINVAL;
6934                 goto out;
6935         }
6936
6937         /* No change? */
6938         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6939                 goto out;
6940
6941         for_each_populated_zone(zone) {
6942                 unsigned int cpu;
6943
6944                 for_each_possible_cpu(cpu)
6945                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6946                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6947         }
6948 out:
6949         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6950         return ret;
6951 }
6952
6953 #ifdef CONFIG_NUMA
6954 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6955
6956 static int __init set_hashdist(char *str)
6957 {
6958         if (!str)
6959                 return 0;
6960         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6961         return 1;
6962 }
6963 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6964 #endif
6965
6966 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
6967 /*
6968  * Returns the number of pages that arch has reserved but
6969  * is not known to alloc_large_system_hash().
6970  */
6971 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
6972 {
6973         return 0;
6974 }
6975 #endif
6976
6977 /*
6978  * allocate a large system hash table from bootmem
6979  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6980  *   quantity of entries
6981  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6982  */
6983 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6984                                      unsigned long bucketsize,
6985                                      unsigned long numentries,
6986                                      int scale,
6987                                      int flags,
6988                                      unsigned int *_hash_shift,
6989                                      unsigned int *_hash_mask,
6990                                      unsigned long low_limit,
6991                                      unsigned long high_limit)
6992 {
6993         unsigned long long max = high_limit;
6994         unsigned long log2qty, size;
6995         void *table = NULL;
6996
6997         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6998         if (!numentries) {
6999                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7000                 numentries = nr_kernel_pages;
7001                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7002
7003                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7004                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7005                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7006
7007                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7008                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7009                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7010                 else
7011                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7012
7013                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7014                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7015                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7016                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7017                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7018                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7019                                 BUG_ON(!numentries);
7020                         }
7021                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7022                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7023         }
7024         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7025
7026         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7027         if (max == 0) {
7028                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7029                 do_div(max, bucketsize);
7030         }
7031         max = min(max, 0x80000000ULL);
7032
7033         if (numentries < low_limit)
7034                 numentries = low_limit;
7035         if (numentries > max)
7036                 numentries = max;
7037
7038         log2qty = ilog2(numentries);
7039
7040         do {
7041                 size = bucketsize << log2qty;
7042                 if (flags & HASH_EARLY)
7043                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7044                 else if (hashdist)
7045                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7046                 else {
7047                         /*
7048                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7049                          * some pages at the end of hash table which
7050                          * alloc_pages_exact() automatically does
7051                          */
7052                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7053                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7054                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7055                         }
7056                 }
7057         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7058
7059         if (!table)
7060                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7061
7062         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7063                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7064
7065         if (_hash_shift)
7066                 *_hash_shift = log2qty;
7067         if (_hash_mask)
7068                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7069
7070         return table;
7071 }
7072
7073 /*
7074  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7075  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7076  *
7077  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7078  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7079  * expect this function should be exact.
7080  */
7081 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7082                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7083 {
7084         unsigned long pfn, iter, found;
7085         int mt;
7086
7087         /*
7088          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7089          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7090          */
7091         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7092                 return false;
7093         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7094         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7095                 return false;
7096
7097         pfn = page_to_pfn(page);
7098         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7099                 unsigned long check = pfn + iter;
7100
7101                 if (!pfn_valid_within(check))
7102                         continue;
7103
7104                 page = pfn_to_page(check);
7105
7106                 /*
7107                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7108                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7109                  * handle each tail page individually in migration.
7110                  */
7111                 if (PageHuge(page)) {
7112                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7113                         continue;
7114                 }
7115
7116                 /*
7117                  * We can't use page_count without pin a page
7118                  * because another CPU can free compound page.
7119                  * This check already skips compound tails of THP
7120                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7121                  */
7122                 if (!page_ref_count(page)) {
7123                         if (PageBuddy(page))
7124                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7125                         continue;
7126                 }
7127
7128                 /*
7129                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7130                  * page_count() is not 0.
7131                  */
7132                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7133                         continue;
7134
7135                 if (!PageLRU(page))
7136                         found++;
7137                 /*
7138                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7139                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7140                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7141                  */
7142                 /*
7143                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7144                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7145                  *
7146                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7147                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7148                  * page at boot.
7149                  */
7150                 if (found > count)
7151                         return true;
7152         }
7153         return false;
7154 }
7155
7156 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7157 {
7158         struct zone *zone;
7159         unsigned long pfn;
7160
7161         /*
7162          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7163          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7164          * the zone but still within the section.
7165          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7166          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7167          */
7168         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7169                 return false;
7170
7171         zone = page_zone(page);
7172         pfn = page_to_pfn(page);
7173         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7174                 return false;
7175
7176         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7177 }
7178
7179 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7180
7181 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7182 {
7183         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7184                              pageblock_nr_pages) - 1);
7185 }
7186
7187 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7188 {
7189         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7190                                 pageblock_nr_pages));
7191 }
7192
7193 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7194 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7195                                         unsigned long start, unsigned long end)
7196 {
7197         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7198         unsigned long nr_reclaimed;
7199         unsigned long pfn = start;
7200         unsigned int tries = 0;
7201         int ret = 0;
7202
7203         migrate_prep();
7204
7205         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7206                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7207                         ret = -EINTR;
7208                         break;
7209                 }
7210
7211                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7212                         cc->nr_migratepages = 0;
7213                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7214                         if (!pfn) {
7215                                 ret = -EINTR;
7216                                 break;
7217                         }
7218                         tries = 0;
7219                 } else if (++tries == 5) {
7220                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7221                         break;
7222                 }
7223
7224                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7225                                                         &cc->migratepages);
7226                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7227
7228                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7229                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7230         }
7231         if (ret < 0) {
7232                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7233                 return ret;
7234         }
7235         return 0;
7236 }
7237
7238 /**
7239  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7240  * @start:      start PFN to allocate
7241  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7242  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7243  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7244  *                      in range must have the same migratetype and it must
7245  *                      be either of the two.
7246  *
7247  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7248  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7249  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7250  * pages fall in.
7251  *
7252  * The PFN range must belong to a single zone.
7253  *
7254  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7255  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7256  * need to be freed with free_contig_range().
7257  */
7258 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7259                        unsigned migratetype)
7260 {
7261         unsigned long outer_start, outer_end;
7262         unsigned int order;
7263         int ret = 0;
7264
7265         struct compact_control cc = {
7266                 .nr_migratepages = 0,
7267                 .order = -1,
7268                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7269                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7270                 .ignore_skip_hint = true,
7271         };
7272         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7273
7274         /*
7275          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7276          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7277          * have different sizes, and due to the way page allocator
7278          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7279          * that page allocator won't try to merge buddies from
7280          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7281          * other migration type.
7282          *
7283          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7284          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7285          * we are interested in).  This will put all the pages in
7286          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7287          *
7288          * When this is done, we take the pages in range from page
7289          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7290          * page allocator will never consider using them.
7291          *
7292          * This lets us mark the pageblocks back as
7293          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7294          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7295          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7296          */
7297
7298         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7299                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7300                                        false);
7301         if (ret)
7302                 return ret;
7303
7304         /*
7305          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7306          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7307          */
7308         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7309         if (ret && ret != -EBUSY)
7310                 goto done;
7311
7312         /*
7313          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7314          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7315          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7316          * What we are going to do is to allocate all pages from
7317          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7318          *
7319          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7320          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7321          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7322          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7323          * once this is done free the pages we are not interested in.
7324          *
7325          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7326          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7327          */
7328
7329         lru_add_drain_all();
7330         drain_all_pages(cc.zone);
7331
7332         order = 0;
7333         outer_start = start;
7334         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7335                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7336                         outer_start = start;
7337                         break;
7338                 }
7339                 outer_start &= ~0UL << order;
7340         }
7341
7342         if (outer_start != start) {
7343                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7344
7345                 /*
7346                  * outer_start page could be small order buddy page and
7347                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7348                  * in this case to report failed page properly
7349                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7350                  */
7351                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7352                         outer_start = start;
7353         }
7354
7355         /* Make sure the range is really isolated. */
7356         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7357                 pr_debug("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7358                         __func__, outer_start, end);
7359                 ret = -EBUSY;
7360                 goto done;
7361         }
7362
7363         /* Grab isolated pages from freelists. */
7364         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7365         if (!outer_end) {
7366                 ret = -EBUSY;
7367                 goto done;
7368         }
7369
7370         /* Free head and tail (if any) */
7371         if (start != outer_start)
7372                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7373         if (end != outer_end)
7374                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7375
7376 done:
7377         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7378                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7379         return ret;
7380 }
7381
7382 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7383 {
7384         unsigned int count = 0;
7385
7386         for (; nr_pages--; pfn++) {
7387                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7388
7389                 count += page_count(page) != 1;
7390                 __free_page(page);
7391         }
7392         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7393 }
7394 #endif
7395
7396 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7397 /*
7398  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7399  * page high values need to be recalulated.
7400  */
7401 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7402 {
7403         unsigned cpu;
7404         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7405         for_each_possible_cpu(cpu)
7406                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7407                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7408         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7409 }
7410 #endif
7411
7412 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7413 {
7414         unsigned long flags;
7415         int cpu;
7416         struct per_cpu_pageset *pset;
7417
7418         /* avoid races with drain_pages()  */
7419         local_lock_irqsave(pa_lock, flags);
7420         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7421                 for_each_online_cpu(cpu) {
7422                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7423                         drain_zonestat(zone, pset);
7424                 }
7425                 free_percpu(zone->pageset);
7426                 zone->pageset = &boot_pageset;
7427         }
7428         local_unlock_irqrestore(pa_lock, flags);
7429 }
7430
7431 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7432 /*
7433  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7434  * before calling this.
7435  */
7436 void
7437 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7438 {
7439         struct page *page;
7440         struct zone *zone;
7441         unsigned int order, i;
7442         unsigned long pfn;
7443         unsigned long flags;
7444         /* find the first valid pfn */
7445         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7446                 if (pfn_valid(pfn))
7447                         break;
7448         if (pfn == end_pfn)
7449                 return;
7450         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7451         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7452         pfn = start_pfn;
7453         while (pfn < end_pfn) {
7454                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7455                         pfn++;
7456                         continue;
7457                 }
7458                 page = pfn_to_page(pfn);
7459                 /*
7460                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7461                  * page_count() is not 0.
7462                  */
7463                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7464                         pfn++;
7465                         SetPageReserved(page);
7466                         continue;
7467                 }
7468
7469                 BUG_ON(page_count(page));
7470                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7471                 order = page_order(page);
7472 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7473                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7474                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7475 #endif
7476                 list_del(&page->lru);
7477                 rmv_page_order(page);
7478                 zone->free_area[order].nr_free--;
7479                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7480                         SetPageReserved((page+i));
7481                 pfn += (1 << order);
7482         }
7483         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7484 }
7485 #endif
7486
7487 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7488 {
7489         struct zone *zone = page_zone(page);
7490         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7491         unsigned long flags;
7492         unsigned int order;
7493
7494         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7495         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7496                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7497
7498                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7499                         break;
7500         }
7501         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7502
7503         return order < MAX_ORDER;
7504 }