mm, oom: pass an oom order of -1 when triggered by sysrq
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65
66 #include <asm/sections.h>
67 #include <asm/tlbflush.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include "internal.h"
70
71 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
72 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
73 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
74
75 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
76 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
77 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
78 #endif
79
80 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
81 /*
82  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
83  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
84  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
85  * defined in <linux/topology.h>.
86  */
87 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
88 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
89 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
90 #endif
91
92 /*
93  * Array of node states.
94  */
95 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
96         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
97         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifndef CONFIG_NUMA
99         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
104         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif
106         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
107 #endif  /* NUMA */
108 };
109 EXPORT_SYMBOL(node_states);
110
111 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
112 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
113
114 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
117 /*
118  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
119  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
120  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
121  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
122  */
123 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
129 /*
130  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
131  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
132  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
133  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
134  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
135  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
136  */
137
138 static gfp_t saved_gfp_mask;
139
140 void pm_restore_gfp_mask(void)
141 {
142         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
143         if (saved_gfp_mask) {
144                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
145                 saved_gfp_mask = 0;
146         }
147 }
148
149 void pm_restrict_gfp_mask(void)
150 {
151         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
152         WARN_ON(saved_gfp_mask);
153         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
154         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
155 }
156
157 bool pm_suspended_storage(void)
158 {
159         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
160                 return false;
161         return true;
162 }
163 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
164
165 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
166 int pageblock_order __read_mostly;
167 #endif
168
169 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
170
171 /*
172  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
173  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
174  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
175  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
176  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
177  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
178  *
179  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
180  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
181  */
182 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
183 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
184          256,
185 #endif
186 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
187          256,
188 #endif
189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
190          32,
191 #endif
192          32,
193 };
194
195 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
196
197 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
199          "DMA",
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
202          "DMA32",
203 #endif
204          "Normal",
205 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
206          "HighMem",
207 #endif
208          "Movable",
209 };
210
211 int min_free_kbytes = 1024;
212 int user_min_free_kbytes = -1;
213
214 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
215 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
216 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
217
218 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
219 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
220 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
221 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
222 static unsigned long __initdata required_movablecore;
223 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
224
225 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
226 int movable_zone;
227 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
228 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
229
230 #if MAX_NUMNODES > 1
231 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
232 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
233 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
234 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
235 #endif
236
237 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
238
239 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
240 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
241 {
242         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
243 }
244
245 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
246 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
247 {
248         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
249                 return true;
250
251         return false;
252 }
253
254 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
255 {
256         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
257                 return true;
258
259         return false;
260 }
261
262 /*
263  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
264  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
265  */
266 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
267                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
268                                 unsigned long *nr_initialised)
269 {
270         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
271         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
272                 return true;
273
274         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
275         (*nr_initialised)++;
276         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
277             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
278                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
279                 return false;
280         }
281
282         return true;
283 }
284 #else
285 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
286 {
287 }
288
289 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
290 {
291         return false;
292 }
293
294 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
295 {
296         return false;
297 }
298
299 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
300                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
301                                 unsigned long *nr_initialised)
302 {
303         return true;
304 }
305 #endif
306
307
308 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
309 {
310         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
311                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
312                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
313
314         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
315                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
316 }
317
318 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
319 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
320 {
321         int ret = 0;
322         unsigned seq;
323         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
324         unsigned long sp, start_pfn;
325
326         do {
327                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
328                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
329                 sp = zone->spanned_pages;
330                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
331                         ret = 1;
332         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
333
334         if (ret)
335                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
336                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
337                         start_pfn, start_pfn + sp);
338
339         return ret;
340 }
341
342 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
343 {
344         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
345                 return 0;
346         if (zone != page_zone(page))
347                 return 0;
348
349         return 1;
350 }
351 /*
352  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
353  */
354 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
355 {
356         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
357                 return 1;
358         if (!page_is_consistent(zone, page))
359                 return 1;
360
361         return 0;
362 }
363 #else
364 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
365 {
366         return 0;
367 }
368 #endif
369
370 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
371                 unsigned long bad_flags)
372 {
373         static unsigned long resume;
374         static unsigned long nr_shown;
375         static unsigned long nr_unshown;
376
377         /* Don't complain about poisoned pages */
378         if (PageHWPoison(page)) {
379                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
380                 return;
381         }
382
383         /*
384          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
385          * or allow a steady drip of one report per second.
386          */
387         if (nr_shown == 60) {
388                 if (time_before(jiffies, resume)) {
389                         nr_unshown++;
390                         goto out;
391                 }
392                 if (nr_unshown) {
393                         printk(KERN_ALERT
394                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
395                                 nr_unshown);
396                         nr_unshown = 0;
397                 }
398                 nr_shown = 0;
399         }
400         if (nr_shown++ == 0)
401                 resume = jiffies + 60 * HZ;
402
403         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
404                 current->comm, page_to_pfn(page));
405         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
406
407         print_modules();
408         dump_stack();
409 out:
410         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
411         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
412         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
413 }
414
415 /*
416  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
417  *
418  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
419  *
420  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
421  *
422  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
423  * pointing at the head page.
424  *
425  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
426  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
427  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
428  */
429
430 static void free_compound_page(struct page *page)
431 {
432         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
433 }
434
435 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
436 {
437         int i;
438         int nr_pages = 1 << order;
439
440         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
441         set_compound_order(page, order);
442         __SetPageHead(page);
443         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
444                 struct page *p = page + i;
445                 set_page_count(p, 0);
446                 p->first_page = page;
447                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
448                 smp_wmb();
449                 __SetPageTail(p);
450         }
451 }
452
453 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
454 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
455 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
456 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
457
458 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
459 {
460         if (!buf)
461                 return -EINVAL;
462
463         if (strcmp(buf, "on") == 0)
464                 _debug_pagealloc_enabled = true;
465
466         return 0;
467 }
468 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
469
470 static bool need_debug_guardpage(void)
471 {
472         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
473         if (!debug_pagealloc_enabled())
474                 return false;
475
476         return true;
477 }
478
479 static void init_debug_guardpage(void)
480 {
481         if (!debug_pagealloc_enabled())
482                 return;
483
484         _debug_guardpage_enabled = true;
485 }
486
487 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
488         .need = need_debug_guardpage,
489         .init = init_debug_guardpage,
490 };
491
492 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
493 {
494         unsigned long res;
495
496         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
497                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
498                 return 0;
499         }
500         _debug_guardpage_minorder = res;
501         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
502         return 0;
503 }
504 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
505
506 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
507                                 unsigned int order, int migratetype)
508 {
509         struct page_ext *page_ext;
510
511         if (!debug_guardpage_enabled())
512                 return;
513
514         page_ext = lookup_page_ext(page);
515         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
516
517         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
518         set_page_private(page, order);
519         /* Guard pages are not available for any usage */
520         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
521 }
522
523 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
524                                 unsigned int order, int migratetype)
525 {
526         struct page_ext *page_ext;
527
528         if (!debug_guardpage_enabled())
529                 return;
530
531         page_ext = lookup_page_ext(page);
532         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
533
534         set_page_private(page, 0);
535         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
536                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
537 }
538 #else
539 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
540 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
541                                 unsigned int order, int migratetype) {}
542 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
543                                 unsigned int order, int migratetype) {}
544 #endif
545
546 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
547 {
548         set_page_private(page, order);
549         __SetPageBuddy(page);
550 }
551
552 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
553 {
554         __ClearPageBuddy(page);
555         set_page_private(page, 0);
556 }
557
558 /*
559  * This function checks whether a page is free && is the buddy
560  * we can do coalesce a page and its buddy if
561  * (a) the buddy is not in a hole &&
562  * (b) the buddy is in the buddy system &&
563  * (c) a page and its buddy have the same order &&
564  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
565  *
566  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
567  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
568  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
569  * serialized by zone->lock.
570  *
571  * For recording page's order, we use page_private(page).
572  */
573 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
574                                                         unsigned int order)
575 {
576         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
577                 return 0;
578
579         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
580                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
581                         return 0;
582
583                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
584
585                 return 1;
586         }
587
588         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
589                 /*
590                  * zone check is done late to avoid uselessly
591                  * calculating zone/node ids for pages that could
592                  * never merge.
593                  */
594                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
595                         return 0;
596
597                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
598
599                 return 1;
600         }
601         return 0;
602 }
603
604 /*
605  * Freeing function for a buddy system allocator.
606  *
607  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
608  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
609  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
610  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
611  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
612  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
613  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
614  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
615  * parts of the VM system.
616  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
617  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
618  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
619  * field.
620  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
621  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
622  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
623  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
624  * triggers coalescing into a block of larger size.
625  *
626  * -- nyc
627  */
628
629 static inline void __free_one_page(struct page *page,
630                 unsigned long pfn,
631                 struct zone *zone, unsigned int order,
632                 int migratetype)
633 {
634         unsigned long page_idx;
635         unsigned long combined_idx;
636         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
637         struct page *buddy;
638         int max_order = MAX_ORDER;
639
640         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
641         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
642
643         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
644         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
645                 /*
646                  * We restrict max order of merging to prevent merge
647                  * between freepages on isolate pageblock and normal
648                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
649                  * could cause incorrect freepage accounting.
650                  */
651                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
652         } else {
653                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
654         }
655
656         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
657
658         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
659         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
660
661         while (order < max_order - 1) {
662                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
663                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
664                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
665                         break;
666                 /*
667                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
668                  * merge with it and move up one order.
669                  */
670                 if (page_is_guard(buddy)) {
671                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
672                 } else {
673                         list_del(&buddy->lru);
674                         zone->free_area[order].nr_free--;
675                         rmv_page_order(buddy);
676                 }
677                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
678                 page = page + (combined_idx - page_idx);
679                 page_idx = combined_idx;
680                 order++;
681         }
682         set_page_order(page, order);
683
684         /*
685          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
686          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
687          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
688          * that is happening, add the free page to the tail of the list
689          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
690          * as a higher order page
691          */
692         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
693                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
694                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
695                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
696                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
697                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
698                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
699                         list_add_tail(&page->lru,
700                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
701                         goto out;
702                 }
703         }
704
705         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
706 out:
707         zone->free_area[order].nr_free++;
708 }
709
710 static inline int free_pages_check(struct page *page)
711 {
712         const char *bad_reason = NULL;
713         unsigned long bad_flags = 0;
714
715         if (unlikely(page_mapcount(page)))
716                 bad_reason = "nonzero mapcount";
717         if (unlikely(page->mapping != NULL))
718                 bad_reason = "non-NULL mapping";
719         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
720                 bad_reason = "nonzero _count";
721         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
722                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
723                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
724         }
725 #ifdef CONFIG_MEMCG
726         if (unlikely(page->mem_cgroup))
727                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
728 #endif
729         if (unlikely(bad_reason)) {
730                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
731                 return 1;
732         }
733         page_cpupid_reset_last(page);
734         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
735                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
736         return 0;
737 }
738
739 /*
740  * Frees a number of pages from the PCP lists
741  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
742  * count is the number of pages to free.
743  *
744  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
745  * see if this freeing clears that state.
746  *
747  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
748  * pinned" detection logic.
749  */
750 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
751                                         struct per_cpu_pages *pcp)
752 {
753         int migratetype = 0;
754         int batch_free = 0;
755         int to_free = count;
756         unsigned long nr_scanned;
757
758         spin_lock(&zone->lock);
759         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
760         if (nr_scanned)
761                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
762
763         while (to_free) {
764                 struct page *page;
765                 struct list_head *list;
766
767                 /*
768                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
769                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
770                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
771                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
772                  * lists
773                  */
774                 do {
775                         batch_free++;
776                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
777                                 migratetype = 0;
778                         list = &pcp->lists[migratetype];
779                 } while (list_empty(list));
780
781                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
782                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
783                         batch_free = to_free;
784
785                 do {
786                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
787
788                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
789                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
790                         list_del(&page->lru);
791                         mt = get_freepage_migratetype(page);
792                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
793                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
794
795                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
796                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
797                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
798                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
799         }
800         spin_unlock(&zone->lock);
801 }
802
803 static void free_one_page(struct zone *zone,
804                                 struct page *page, unsigned long pfn,
805                                 unsigned int order,
806                                 int migratetype)
807 {
808         unsigned long nr_scanned;
809         spin_lock(&zone->lock);
810         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
811         if (nr_scanned)
812                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
813
814         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
815                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
816                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
817         }
818         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
819         spin_unlock(&zone->lock);
820 }
821
822 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
823 {
824         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
825                 return 0;
826         if (unlikely(!PageTail(page))) {
827                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
828                 return 1;
829         }
830         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
831                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
832                 return 1;
833         }
834         return 0;
835 }
836
837 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
838                                 unsigned long zone, int nid)
839 {
840         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
841         init_page_count(page);
842         page_mapcount_reset(page);
843         page_cpupid_reset_last(page);
844
845         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
846 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
847         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
848         if (!is_highmem_idx(zone))
849                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
850 #endif
851 }
852
853 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
854                                         int nid)
855 {
856         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
857 }
858
859 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
860 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
861 {
862         pg_data_t *pgdat;
863         int nid, zid;
864
865         if (!early_page_uninitialised(pfn))
866                 return;
867
868         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
869         pgdat = NODE_DATA(nid);
870
871         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
872                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
873
874                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
875                         break;
876         }
877         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
878 }
879 #else
880 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
881 {
882 }
883 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
884
885 /*
886  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
887  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
888  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
889  * sent to the buddy page allocator.
890  */
891 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
892 {
893         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
894         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
895
896         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
897                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
898                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
899
900                         init_reserved_page(start_pfn);
901                         SetPageReserved(page);
902                 }
903         }
904 }
905
906 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
907 {
908         bool compound = PageCompound(page);
909         int i, bad = 0;
910
911         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
912         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
913
914         trace_mm_page_free(page, order);
915         kmemcheck_free_shadow(page, order);
916         kasan_free_pages(page, order);
917
918         if (PageAnon(page))
919                 page->mapping = NULL;
920         bad += free_pages_check(page);
921         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
922                 if (compound)
923                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
924                 bad += free_pages_check(page + i);
925         }
926         if (bad)
927                 return false;
928
929         reset_page_owner(page, order);
930
931         if (!PageHighMem(page)) {
932                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
933                                            PAGE_SIZE << order);
934                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
935                                            PAGE_SIZE << order);
936         }
937         arch_free_page(page, order);
938         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
939
940         return true;
941 }
942
943 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
944 {
945         unsigned long flags;
946         int migratetype;
947         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
948
949         if (!free_pages_prepare(page, order))
950                 return;
951
952         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
953         local_irq_save(flags);
954         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
955         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
956         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
957         local_irq_restore(flags);
958 }
959
960 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
961                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
962 {
963         unsigned int nr_pages = 1 << order;
964         struct page *p = page;
965         unsigned int loop;
966
967         prefetchw(p);
968         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
969                 prefetchw(p + 1);
970                 __ClearPageReserved(p);
971                 set_page_count(p, 0);
972         }
973         __ClearPageReserved(p);
974         set_page_count(p, 0);
975
976         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
977         set_page_refcounted(page);
978         __free_pages(page, order);
979 }
980
981 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
982         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
983
984 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
985
986 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
987 {
988         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
989         int nid;
990
991         spin_lock(&early_pfn_lock);
992         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
993         if (nid < 0)
994                 nid = 0;
995         spin_unlock(&early_pfn_lock);
996
997         return nid;
998 }
999 #endif
1000
1001 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1002 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1003                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1004 {
1005         int nid;
1006
1007         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1008         if (nid >= 0 && nid != node)
1009                 return false;
1010         return true;
1011 }
1012
1013 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1014 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1015 {
1016         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1017 }
1018
1019 #else
1020
1021 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1022 {
1023         return true;
1024 }
1025 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1026                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1027 {
1028         return true;
1029 }
1030 #endif
1031
1032
1033 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1034                                                         unsigned int order)
1035 {
1036         if (early_page_uninitialised(pfn))
1037                 return;
1038         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1039 }
1040
1041 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1042 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1043                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1044 {
1045         int i;
1046
1047         if (!page)
1048                 return;
1049
1050         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1051         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1052             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1053                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1054                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1055                 return;
1056         }
1057
1058         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1059                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1060 }
1061
1062 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1063 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1064 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1065
1066 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1067 {
1068         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1069                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1070 }
1071
1072 /* Initialise remaining memory on a node */
1073 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1074 {
1075         pg_data_t *pgdat = data;
1076         int nid = pgdat->node_id;
1077         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1078         unsigned long start = jiffies;
1079         unsigned long nr_pages = 0;
1080         unsigned long walk_start, walk_end;
1081         int i, zid;
1082         struct zone *zone;
1083         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1084         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1085
1086         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1087                 pgdat_init_report_one_done();
1088                 return 0;
1089         }
1090
1091         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1092         if (!cpumask_empty(cpumask))
1093                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1094
1095         /* Sanity check boundaries */
1096         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1097         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1098         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1099
1100         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1101         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1102                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1103                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1104                         break;
1105         }
1106
1107         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1108                 unsigned long pfn, end_pfn;
1109                 struct page *page = NULL;
1110                 struct page *free_base_page = NULL;
1111                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1112                 int nr_to_free = 0;
1113
1114                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1115                 pfn = first_init_pfn;
1116                 if (pfn < walk_start)
1117                         pfn = walk_start;
1118                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1119                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1120
1121                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1122                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1123                                 goto free_range;
1124
1125                         /*
1126                          * Ensure pfn_valid is checked every
1127                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1128                          */
1129                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1130                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1131                                         page = NULL;
1132                                         goto free_range;
1133                                 }
1134                         }
1135
1136                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1137                                 page = NULL;
1138                                 goto free_range;
1139                         }
1140
1141                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1142                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1143                                 page++;
1144                         } else {
1145                                 nr_pages += nr_to_free;
1146                                 deferred_free_range(free_base_page,
1147                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1148                                 free_base_page = NULL;
1149                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1150
1151                                 page = pfn_to_page(pfn);
1152                                 cond_resched();
1153                         }
1154
1155                         if (page->flags) {
1156                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1157                                 goto free_range;
1158                         }
1159
1160                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1161                         if (!free_base_page) {
1162                                 free_base_page = page;
1163                                 free_base_pfn = pfn;
1164                                 nr_to_free = 0;
1165                         }
1166                         nr_to_free++;
1167
1168                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1169                         continue;
1170 free_range:
1171                         /* Free the current block of pages to allocator */
1172                         nr_pages += nr_to_free;
1173                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1174                                                                 nr_to_free);
1175                         free_base_page = NULL;
1176                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1177                 }
1178
1179                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1180         }
1181
1182         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1183         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1184
1185         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1186                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1187
1188         pgdat_init_report_one_done();
1189         return 0;
1190 }
1191
1192 void __init page_alloc_init_late(void)
1193 {
1194         int nid;
1195
1196         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1197         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1198         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1199                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1200         }
1201
1202         /* Block until all are initialised */
1203         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1204
1205         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1206         files_maxfiles_init();
1207 }
1208 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1209
1210 #ifdef CONFIG_CMA
1211 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1212 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1213 {
1214         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1215         struct page *p = page;
1216
1217         do {
1218                 __ClearPageReserved(p);
1219                 set_page_count(p, 0);
1220         } while (++p, --i);
1221
1222         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1223
1224         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1225                 i = pageblock_nr_pages;
1226                 p = page;
1227                 do {
1228                         set_page_refcounted(p);
1229                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1230                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1231                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1232         } else {
1233                 set_page_refcounted(page);
1234                 __free_pages(page, pageblock_order);
1235         }
1236
1237         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1238 }
1239 #endif
1240
1241 /*
1242  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1243  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1244  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1245  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1246  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1247  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1248  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1249  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1250  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1251  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1252  *
1253  * -- nyc
1254  */
1255 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1256         int low, int high, struct free_area *area,
1257         int migratetype)
1258 {
1259         unsigned long size = 1 << high;
1260
1261         while (high > low) {
1262                 area--;
1263                 high--;
1264                 size >>= 1;
1265                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1266
1267                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1268                         debug_guardpage_enabled() &&
1269                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1270                         /*
1271                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1272                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1273                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1274                          * pages will stay not present in virtual address space
1275                          */
1276                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1277                         continue;
1278                 }
1279                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1280                 area->nr_free++;
1281                 set_page_order(&page[size], high);
1282         }
1283 }
1284
1285 /*
1286  * This page is about to be returned from the page allocator
1287  */
1288 static inline int check_new_page(struct page *page)
1289 {
1290         const char *bad_reason = NULL;
1291         unsigned long bad_flags = 0;
1292
1293         if (unlikely(page_mapcount(page)))
1294                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1295         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1296                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1297         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1298                 bad_reason = "nonzero _count";
1299         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1300                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1301                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1302         }
1303         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1304                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1305                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1306         }
1307 #ifdef CONFIG_MEMCG
1308         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1309                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1310 #endif
1311         if (unlikely(bad_reason)) {
1312                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1313                 return 1;
1314         }
1315         return 0;
1316 }
1317
1318 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1319                                                                 int alloc_flags)
1320 {
1321         int i;
1322
1323         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1324                 struct page *p = page + i;
1325                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1326                         return 1;
1327         }
1328
1329         set_page_private(page, 0);
1330         set_page_refcounted(page);
1331
1332         arch_alloc_page(page, order);
1333         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1334         kasan_alloc_pages(page, order);
1335
1336         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1337                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1338                         clear_highpage(page + i);
1339
1340         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1341                 prep_compound_page(page, order);
1342
1343         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1344
1345         /*
1346          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1347          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1348          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1349          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1350          */
1351         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1352                 set_page_pfmemalloc(page);
1353         else
1354                 clear_page_pfmemalloc(page);
1355
1356         return 0;
1357 }
1358
1359 /*
1360  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1361  * the smallest available page from the freelists
1362  */
1363 static inline
1364 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1365                                                 int migratetype)
1366 {
1367         unsigned int current_order;
1368         struct free_area *area;
1369         struct page *page;
1370
1371         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1372         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1373                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1374                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1375                         continue;
1376
1377                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1378                                                         struct page, lru);
1379                 list_del(&page->lru);
1380                 rmv_page_order(page);
1381                 area->nr_free--;
1382                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1383                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1384                 return page;
1385         }
1386
1387         return NULL;
1388 }
1389
1390
1391 /*
1392  * This array describes the order lists are fallen back to when
1393  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1394  */
1395 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1396         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1397         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1398         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1399 #ifdef CONFIG_CMA
1400         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1401 #endif
1402         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1403 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1404         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1405 #endif
1406 };
1407
1408 #ifdef CONFIG_CMA
1409 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1410                                         unsigned int order)
1411 {
1412         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1413 }
1414 #else
1415 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1416                                         unsigned int order) { return NULL; }
1417 #endif
1418
1419 /*
1420  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1421  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1422  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1423  */
1424 int move_freepages(struct zone *zone,
1425                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1426                           int migratetype)
1427 {
1428         struct page *page;
1429         unsigned long order;
1430         int pages_moved = 0;
1431
1432 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1433         /*
1434          * page_zone is not safe to call in this context when
1435          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1436          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1437          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1438          * grouping pages by mobility
1439          */
1440         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1441 #endif
1442
1443         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1444                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1445                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1446
1447                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1448                         page++;
1449                         continue;
1450                 }
1451
1452                 if (!PageBuddy(page)) {
1453                         page++;
1454                         continue;
1455                 }
1456
1457                 order = page_order(page);
1458                 list_move(&page->lru,
1459                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1460                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1461                 page += 1 << order;
1462                 pages_moved += 1 << order;
1463         }
1464
1465         return pages_moved;
1466 }
1467
1468 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1469                                 int migratetype)
1470 {
1471         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1472         struct page *start_page, *end_page;
1473
1474         start_pfn = page_to_pfn(page);
1475         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1476         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1477         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1478         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1479
1480         /* Do not cross zone boundaries */
1481         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1482                 start_page = page;
1483         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1484                 return 0;
1485
1486         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1487 }
1488
1489 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1490                                         int start_order, int migratetype)
1491 {
1492         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1493
1494         while (nr_pageblocks--) {
1495                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1496                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1497         }
1498 }
1499
1500 /*
1501  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1502  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1503  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1504  *
1505  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1506  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1507  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1508  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1509  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1510  * pageblocks.
1511  */
1512 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1513 {
1514         /*
1515          * Leaving this order check is intended, although there is
1516          * relaxed order check in next check. The reason is that
1517          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1518          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1519          * so could be changed anytime.
1520          */
1521         if (order >= pageblock_order)
1522                 return true;
1523
1524         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1525                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1526                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1527                 page_group_by_mobility_disabled)
1528                 return true;
1529
1530         return false;
1531 }
1532
1533 /*
1534  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1535  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1536  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1537  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1538  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1539  */
1540 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1541                                                           int start_type)
1542 {
1543         int current_order = page_order(page);
1544         int pages;
1545
1546         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1547         if (current_order >= pageblock_order) {
1548                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1549                 return;
1550         }
1551
1552         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1553
1554         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1555         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1556                         page_group_by_mobility_disabled)
1557                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1558 }
1559
1560 /*
1561  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1562  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1563  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1564  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1565  */
1566 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1567                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1568 {
1569         int i;
1570         int fallback_mt;
1571
1572         if (area->nr_free == 0)
1573                 return -1;
1574
1575         *can_steal = false;
1576         for (i = 0;; i++) {
1577                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1578                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1579                         break;
1580
1581                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1582                         continue;
1583
1584                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1585                         *can_steal = true;
1586
1587                 if (!only_stealable)
1588                         return fallback_mt;
1589
1590                 if (*can_steal)
1591                         return fallback_mt;
1592         }
1593
1594         return -1;
1595 }
1596
1597 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1598 static inline struct page *
1599 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1600 {
1601         struct free_area *area;
1602         unsigned int current_order;
1603         struct page *page;
1604         int fallback_mt;
1605         bool can_steal;
1606
1607         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1608         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1609                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1610                                 --current_order) {
1611                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1612                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1613                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1614                 if (fallback_mt == -1)
1615                         continue;
1616
1617                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1618                                                 struct page, lru);
1619                 if (can_steal)
1620                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1621
1622                 /* Remove the page from the freelists */
1623                 area->nr_free--;
1624                 list_del(&page->lru);
1625                 rmv_page_order(page);
1626
1627                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1628                                         start_migratetype);
1629                 /*
1630                  * The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1631                  * migratetype depending on the decisions in
1632                  * try_to_steal_freepages(). This is OK as long as it
1633                  * does not differ for MIGRATE_CMA pageblocks. For CMA
1634                  * we need to make sure unallocated pages flushed from
1635                  * pcp lists are returned to the correct freelist.
1636                  */
1637                 set_freepage_migratetype(page, start_migratetype);
1638
1639                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1640                         start_migratetype, fallback_mt);
1641
1642                 return page;
1643         }
1644
1645         return NULL;
1646 }
1647
1648 /*
1649  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1650  * Call me with the zone->lock already held.
1651  */
1652 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1653                                                 int migratetype)
1654 {
1655         struct page *page;
1656
1657 retry_reserve:
1658         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1659
1660         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1661                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1662                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1663
1664                 if (!page)
1665                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1666
1667                 /*
1668                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1669                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1670                  * and we want just one call site
1671                  */
1672                 if (!page) {
1673                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1674                         goto retry_reserve;
1675                 }
1676         }
1677
1678         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1679         return page;
1680 }
1681
1682 /*
1683  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1684  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1685  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1686  */
1687 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1688                         unsigned long count, struct list_head *list,
1689                         int migratetype, bool cold)
1690 {
1691         int i;
1692
1693         spin_lock(&zone->lock);
1694         for (i = 0; i < count; ++i) {
1695                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1696                 if (unlikely(page == NULL))
1697                         break;
1698
1699                 /*
1700                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1701                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1702                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1703                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1704                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1705                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1706                  * properly.
1707                  */
1708                 if (likely(!cold))
1709                         list_add(&page->lru, list);
1710                 else
1711                         list_add_tail(&page->lru, list);
1712                 list = &page->lru;
1713                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1714                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1715                                               -(1 << order));
1716         }
1717         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1718         spin_unlock(&zone->lock);
1719         return i;
1720 }
1721
1722 #ifdef CONFIG_NUMA
1723 /*
1724  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1725  * currently executing processor on remote nodes after they have
1726  * expired.
1727  *
1728  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1729  * a single processor.
1730  */
1731 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1732 {
1733         unsigned long flags;
1734         int to_drain, batch;
1735
1736         local_irq_save(flags);
1737         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1738         to_drain = min(pcp->count, batch);
1739         if (to_drain > 0) {
1740                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1741                 pcp->count -= to_drain;
1742         }
1743         local_irq_restore(flags);
1744 }
1745 #endif
1746
1747 /*
1748  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1749  *
1750  * The processor must either be the current processor and the
1751  * thread pinned to the current processor or a processor that
1752  * is not online.
1753  */
1754 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1755 {
1756         unsigned long flags;
1757         struct per_cpu_pageset *pset;
1758         struct per_cpu_pages *pcp;
1759
1760         local_irq_save(flags);
1761         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1762
1763         pcp = &pset->pcp;
1764         if (pcp->count) {
1765                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1766                 pcp->count = 0;
1767         }
1768         local_irq_restore(flags);
1769 }
1770
1771 /*
1772  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1773  *
1774  * The processor must either be the current processor and the
1775  * thread pinned to the current processor or a processor that
1776  * is not online.
1777  */
1778 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1779 {
1780         struct zone *zone;
1781
1782         for_each_populated_zone(zone) {
1783                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1784         }
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1789  *
1790  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1791  * the single zone's pages.
1792  */
1793 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1794 {
1795         int cpu = smp_processor_id();
1796
1797         if (zone)
1798                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1799         else
1800                 drain_pages(cpu);
1801 }
1802
1803 /*
1804  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1805  *
1806  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1807  *
1808  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1809  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1810  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1811  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1812  * before the call to on_each_cpu_mask().
1813  */
1814 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1815 {
1816         int cpu;
1817
1818         /*
1819          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1820          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1821          */
1822         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1823
1824         /*
1825          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1826          * as offline notification will cause the notified
1827          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1828          * disables preemption as part of its processing
1829          */
1830         for_each_online_cpu(cpu) {
1831                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1832                 struct zone *z;
1833                 bool has_pcps = false;
1834
1835                 if (zone) {
1836                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1837                         if (pcp->pcp.count)
1838                                 has_pcps = true;
1839                 } else {
1840                         for_each_populated_zone(z) {
1841                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1842                                 if (pcp->pcp.count) {
1843                                         has_pcps = true;
1844                                         break;
1845                                 }
1846                         }
1847                 }
1848
1849                 if (has_pcps)
1850                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1851                 else
1852                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1853         }
1854         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1855                                                                 zone, 1);
1856 }
1857
1858 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1859
1860 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1861 {
1862         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1863         unsigned long flags;
1864         unsigned int order, t;
1865         struct list_head *curr;
1866
1867         if (zone_is_empty(zone))
1868                 return;
1869
1870         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1871
1872         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1873         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1874                 if (pfn_valid(pfn)) {
1875                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1876
1877                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1878                                 swsusp_unset_page_free(page);
1879                 }
1880
1881         for_each_migratetype_order(order, t) {
1882                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1883                         unsigned long i;
1884
1885                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1886                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1887                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1888                 }
1889         }
1890         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1891 }
1892 #endif /* CONFIG_PM */
1893
1894 /*
1895  * Free a 0-order page
1896  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1897  */
1898 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1899 {
1900         struct zone *zone = page_zone(page);
1901         struct per_cpu_pages *pcp;
1902         unsigned long flags;
1903         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1904         int migratetype;
1905
1906         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1907                 return;
1908
1909         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1910         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1911         local_irq_save(flags);
1912         __count_vm_event(PGFREE);
1913
1914         /*
1915          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1916          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1917          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1918          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1919          * excessively into the page allocator
1920          */
1921         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1922                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1923                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1924                         goto out;
1925                 }
1926                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1927         }
1928
1929         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1930         if (!cold)
1931                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1932         else
1933                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1934         pcp->count++;
1935         if (pcp->count >= pcp->high) {
1936                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1937                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1938                 pcp->count -= batch;
1939         }
1940
1941 out:
1942         local_irq_restore(flags);
1943 }
1944
1945 /*
1946  * Free a list of 0-order pages
1947  */
1948 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1949 {
1950         struct page *page, *next;
1951
1952         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1953                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1954                 free_hot_cold_page(page, cold);
1955         }
1956 }
1957
1958 /*
1959  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1960  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1961  * Each sub-page must be freed individually.
1962  *
1963  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1964  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1965  */
1966 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1967 {
1968         int i;
1969         gfp_t gfp_mask;
1970
1971         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1972         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1973
1974 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1975         /*
1976          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1977          * otherwise free the whole shadow.
1978          */
1979         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1980                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1981 #endif
1982
1983         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
1984         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
1985         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1986                 set_page_refcounted(page + i);
1987                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
1988         }
1989 }
1990 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1991
1992 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1993 {
1994         unsigned long watermark;
1995         struct zone *zone;
1996         int mt;
1997
1998         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1999
2000         zone = page_zone(page);
2001         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2002
2003         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2004                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2005                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2006                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2007                         return 0;
2008
2009                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2010         }
2011
2012         /* Remove page from free list */
2013         list_del(&page->lru);
2014         zone->free_area[order].nr_free--;
2015         rmv_page_order(page);
2016
2017         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2018
2019         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2020         if (order >= pageblock_order - 1) {
2021                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2022                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2023                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2024                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2025                                 set_pageblock_migratetype(page,
2026                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2027                 }
2028         }
2029
2030
2031         return 1UL << order;
2032 }
2033
2034 /*
2035  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2036  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2037  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2038  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2039  * are enabled.
2040  *
2041  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2042  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2043  */
2044 int split_free_page(struct page *page)
2045 {
2046         unsigned int order;
2047         int nr_pages;
2048
2049         order = page_order(page);
2050
2051         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2052         if (!nr_pages)
2053                 return 0;
2054
2055         /* Split into individual pages */
2056         set_page_refcounted(page);
2057         split_page(page, order);
2058         return nr_pages;
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2063  */
2064 static inline
2065 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2066                         struct zone *zone, unsigned int order,
2067                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2068 {
2069         unsigned long flags;
2070         struct page *page;
2071         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2072
2073         if (likely(order == 0)) {
2074                 struct per_cpu_pages *pcp;
2075                 struct list_head *list;
2076
2077                 local_irq_save(flags);
2078                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2079                 list = &pcp->lists[migratetype];
2080                 if (list_empty(list)) {
2081                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2082                                         pcp->batch, list,
2083                                         migratetype, cold);
2084                         if (unlikely(list_empty(list)))
2085                                 goto failed;
2086                 }
2087
2088                 if (cold)
2089                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
2090                 else
2091                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
2092
2093                 list_del(&page->lru);
2094                 pcp->count--;
2095         } else {
2096                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2097                         /*
2098                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2099                          *
2100                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2101                          * properly detect and handle allocation failures.
2102                          *
2103                          * We most definitely don't want callers attempting to
2104                          * allocate greater than order-1 page units with
2105                          * __GFP_NOFAIL.
2106                          */
2107                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2108                 }
2109                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2110                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2111                 spin_unlock(&zone->lock);
2112                 if (!page)
2113                         goto failed;
2114                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2115                                           get_freepage_migratetype(page));
2116         }
2117
2118         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2119         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2120             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2121                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2122
2123         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2124         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2125         local_irq_restore(flags);
2126
2127         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2128         return page;
2129
2130 failed:
2131         local_irq_restore(flags);
2132         return NULL;
2133 }
2134
2135 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2136
2137 static struct {
2138         struct fault_attr attr;
2139
2140         u32 ignore_gfp_highmem;
2141         u32 ignore_gfp_wait;
2142         u32 min_order;
2143 } fail_page_alloc = {
2144         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2145         .ignore_gfp_wait = 1,
2146         .ignore_gfp_highmem = 1,
2147         .min_order = 1,
2148 };
2149
2150 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2151 {
2152         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2153 }
2154 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2155
2156 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2157 {
2158         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2159                 return false;
2160         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2161                 return false;
2162         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2163                 return false;
2164         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
2165                 return false;
2166
2167         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2168 }
2169
2170 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2171
2172 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2173 {
2174         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2175         struct dentry *dir;
2176
2177         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2178                                         &fail_page_alloc.attr);
2179         if (IS_ERR(dir))
2180                 return PTR_ERR(dir);
2181
2182         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2183                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
2184                 goto fail;
2185         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2186                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2187                 goto fail;
2188         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2189                                 &fail_page_alloc.min_order))
2190                 goto fail;
2191
2192         return 0;
2193 fail:
2194         debugfs_remove_recursive(dir);
2195
2196         return -ENOMEM;
2197 }
2198
2199 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2200
2201 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2202
2203 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2204
2205 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2206 {
2207         return false;
2208 }
2209
2210 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2211
2212 /*
2213  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
2214  * of the allocation.
2215  */
2216 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2217                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2218                         long free_pages)
2219 {
2220         /* free_pages may go negative - that's OK */
2221         long min = mark;
2222         int o;
2223         long free_cma = 0;
2224
2225         free_pages -= (1 << order) - 1;
2226         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2227                 min -= min / 2;
2228         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
2229                 min -= min / 4;
2230 #ifdef CONFIG_CMA
2231         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2232         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2233                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2234 #endif
2235
2236         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2237                 return false;
2238         for (o = 0; o < order; o++) {
2239                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
2240                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
2241
2242                 /* Require fewer higher order pages to be free */
2243                 min >>= 1;
2244
2245                 if (free_pages <= min)
2246                         return false;
2247         }
2248         return true;
2249 }
2250
2251 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2252                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2253 {
2254         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2255                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2256 }
2257
2258 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2259                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
2260 {
2261         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2262
2263         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2264                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2265
2266         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2267                                                                 free_pages);
2268 }
2269
2270 #ifdef CONFIG_NUMA
2271 /*
2272  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
2273  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
2274  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
2275  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
2276  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
2277  *
2278  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
2279  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
2280  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
2281  *
2282  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
2283  * nothing and returns NULL.
2284  *
2285  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
2286  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
2287  *
2288  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
2289  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
2290  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
2291  * quickly as we can.
2292  */
2293 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2294 {
2295         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2296         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
2297
2298         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2299         if (!zlc)
2300                 return NULL;
2301
2302         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
2303                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2304                 zlc->last_full_zap = jiffies;
2305         }
2306
2307         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
2308                                         &cpuset_current_mems_allowed :
2309                                         &node_states[N_MEMORY];
2310         return allowednodes;
2311 }
2312
2313 /*
2314  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
2315  * if it is worth looking at further for free memory:
2316  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
2317  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
2318  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
2319  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
2320  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
2321  * else return false (zero) if it is not.
2322  *
2323  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
2324  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
2325  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
2326  * be considered full for up to one second by all requests, unless
2327  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
2328  * into the second scan of the zonelist.
2329  *
2330  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
2331  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
2332  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
2333  * unturned looking for a free page.
2334  */
2335 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2336                                                 nodemask_t *allowednodes)
2337 {
2338         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2339         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2340         int n;                          /* node that zone *z is on */
2341
2342         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2343         if (!zlc)
2344                 return 1;
2345
2346         i = z - zonelist->_zonerefs;
2347         n = zlc->z_to_n[i];
2348
2349         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
2350         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
2351 }
2352
2353 /*
2354  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
2355  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
2356  * from that zone don't waste time re-examining it.
2357  */
2358 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2359 {
2360         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2361         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2362
2363         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2364         if (!zlc)
2365                 return;
2366
2367         i = z - zonelist->_zonerefs;
2368
2369         set_bit(i, zlc->fullzones);
2370 }
2371
2372 /*
2373  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
2374  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
2375  */
2376 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2377 {
2378         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2379
2380         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2381         if (!zlc)
2382                 return;
2383
2384         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2385 }
2386
2387 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2388 {
2389         return local_zone->node == zone->node;
2390 }
2391
2392 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2393 {
2394         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2395                                 RECLAIM_DISTANCE;
2396 }
2397
2398 #else   /* CONFIG_NUMA */
2399
2400 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2401 {
2402         return NULL;
2403 }
2404
2405 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2406                                 nodemask_t *allowednodes)
2407 {
2408         return 1;
2409 }
2410
2411 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2412 {
2413 }
2414
2415 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2416 {
2417 }
2418
2419 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2420 {
2421         return true;
2422 }
2423
2424 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2425 {
2426         return true;
2427 }
2428
2429 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2430
2431 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2432 {
2433         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2434
2435         do {
2436                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2437                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2438                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2439                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2440         } while (zone++ != preferred_zone);
2441 }
2442
2443 /*
2444  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2445  * a page.
2446  */
2447 static struct page *
2448 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2449                                                 const struct alloc_context *ac)
2450 {
2451         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2452         struct zoneref *z;
2453         struct page *page = NULL;
2454         struct zone *zone;
2455         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2456         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2457         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2458         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2459                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2460         int nr_fair_skipped = 0;
2461         bool zonelist_rescan;
2462
2463 zonelist_scan:
2464         zonelist_rescan = false;
2465
2466         /*
2467          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2468          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2469          */
2470         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2471                                                                 ac->nodemask) {
2472                 unsigned long mark;
2473
2474                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2475                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2476                                 continue;
2477                 if (cpusets_enabled() &&
2478                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2479                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2480                                 continue;
2481                 /*
2482                  * Distribute pages in proportion to the individual
2483                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2484                  * page was allocated in should have no effect on the
2485                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2486                  */
2487                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2488                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2489                                 break;
2490                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2491                                 nr_fair_skipped++;
2492                                 continue;
2493                         }
2494                 }
2495                 /*
2496                  * When allocating a page cache page for writing, we
2497                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2498                  * limit, such that no single zone holds more than its
2499                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2500                  * The dirty limits take into account the zone's
2501                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2502                  * should be able to balance it without having to
2503                  * write pages from its LRU list.
2504                  *
2505                  * This may look like it could increase pressure on
2506                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2507                  * before they are full.  But the pages that do spill
2508                  * over are limited as the lower zones are protected
2509                  * by this very same mechanism.  It should not become
2510                  * a practical burden to them.
2511                  *
2512                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2513                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2514                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2515                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2516                  * zones are together not big enough to reach the
2517                  * global limit.  The proper fix for these situations
2518                  * will require awareness of zones in the
2519                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2520                  */
2521                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2522                         continue;
2523
2524                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2525                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2526                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2527                         int ret;
2528
2529                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2530                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2531                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2532                                 goto try_this_zone;
2533
2534                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2535                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2536                                 /*
2537                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2538                                  * and before considering the first zone allowed
2539                                  * by the cpuset.
2540                                  */
2541                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2542                                 zlc_active = 1;
2543                                 did_zlc_setup = 1;
2544                         }
2545
2546                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2547                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2548                                 goto this_zone_full;
2549
2550                         /*
2551                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2552                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2553                          */
2554                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2555                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2556                                 continue;
2557
2558                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2559                         switch (ret) {
2560                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2561                                 /* did not scan */
2562                                 continue;
2563                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2564                                 /* scanned but unreclaimable */
2565                                 continue;
2566                         default:
2567                                 /* did we reclaim enough */
2568                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2569                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2570                                         goto try_this_zone;
2571
2572                                 /*
2573                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2574                                  * Only mark the zone full if checking the min
2575                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2576                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2577                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2578                                  * when the watermark is between the low and
2579                                  * min watermarks.
2580                                  */
2581                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2582                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2583                                         goto this_zone_full;
2584
2585                                 continue;
2586                         }
2587                 }
2588
2589 try_this_zone:
2590                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2591                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2592                 if (page) {
2593                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2594                                 goto try_this_zone;
2595                         return page;
2596                 }
2597 this_zone_full:
2598                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2599                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2600         }
2601
2602         /*
2603          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2604          * local node.  However, the local node might have free pages left
2605          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2606          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2607          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2608          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2609          */
2610         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2611                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2612                 if (nr_fair_skipped) {
2613                         zonelist_rescan = true;
2614                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2615                 }
2616                 if (nr_online_nodes > 1)
2617                         zonelist_rescan = true;
2618         }
2619
2620         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2621                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2622                 zlc_active = 0;
2623                 zonelist_rescan = true;
2624         }
2625
2626         if (zonelist_rescan)
2627                 goto zonelist_scan;
2628
2629         return NULL;
2630 }
2631
2632 /*
2633  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2634  * meminfo in irq context.
2635  */
2636 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2637 {
2638         bool ret = false;
2639
2640 #if NODES_SHIFT > 8
2641         ret = in_interrupt();
2642 #endif
2643         return ret;
2644 }
2645
2646 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2647                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2648                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2649
2650 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2651 {
2652         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2653
2654         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2655             debug_guardpage_minorder() > 0)
2656                 return;
2657
2658         /*
2659          * This documents exceptions given to allocations in certain
2660          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2661          * of allowed nodes.
2662          */
2663         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2664                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2665                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2666                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2667         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2668                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2669
2670         if (fmt) {
2671                 struct va_format vaf;
2672                 va_list args;
2673
2674                 va_start(args, fmt);
2675
2676                 vaf.fmt = fmt;
2677                 vaf.va = &args;
2678
2679                 pr_warn("%pV", &vaf);
2680
2681                 va_end(args);
2682         }
2683
2684         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2685                 current->comm, order, gfp_mask);
2686
2687         dump_stack();
2688         if (!should_suppress_show_mem())
2689                 show_mem(filter);
2690 }
2691
2692 static inline struct page *
2693 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2694         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2695 {
2696         struct oom_control oc = {
2697                 .zonelist = ac->zonelist,
2698                 .nodemask = ac->nodemask,
2699                 .gfp_mask = gfp_mask,
2700                 .order = order,
2701         };
2702         struct page *page;
2703
2704         *did_some_progress = 0;
2705
2706         /*
2707          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2708          * making progress for us.
2709          */
2710         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2711                 *did_some_progress = 1;
2712                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2713                 return NULL;
2714         }
2715
2716         /*
2717          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2718          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2719          * we're still under heavy pressure.
2720          */
2721         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2722                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2723         if (page)
2724                 goto out;
2725
2726         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2727                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2728                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2729                         goto out;
2730                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2731                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2732                         goto out;
2733                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2734                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2735                         goto out;
2736                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2737                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2738                         /*
2739                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2740                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2741                          * keep looping as per tradition.
2742                          */
2743                         *did_some_progress = 1;
2744                         goto out;
2745                 }
2746                 if (pm_suspended_storage())
2747                         goto out;
2748                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2749                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2750                         goto out;
2751         }
2752         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2753         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2754                 *did_some_progress = 1;
2755 out:
2756         mutex_unlock(&oom_lock);
2757         return page;
2758 }
2759
2760 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2761 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2762 static struct page *
2763 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2764                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2765                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2766                 bool *deferred_compaction)
2767 {
2768         unsigned long compact_result;
2769         struct page *page;
2770
2771         if (!order)
2772                 return NULL;
2773
2774         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2775         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2776                                                 mode, contended_compaction);
2777         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2778
2779         switch (compact_result) {
2780         case COMPACT_DEFERRED:
2781                 *deferred_compaction = true;
2782                 /* fall-through */
2783         case COMPACT_SKIPPED:
2784                 return NULL;
2785         default:
2786                 break;
2787         }
2788
2789         /*
2790          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2791          * count a compaction stall
2792          */
2793         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2794
2795         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2796                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2797
2798         if (page) {
2799                 struct zone *zone = page_zone(page);
2800
2801                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2802                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2803                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2804                 return page;
2805         }
2806
2807         /*
2808          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2809          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2810          */
2811         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2812
2813         cond_resched();
2814
2815         return NULL;
2816 }
2817 #else
2818 static inline struct page *
2819 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2820                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2821                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2822                 bool *deferred_compaction)
2823 {
2824         return NULL;
2825 }
2826 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2827
2828 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2829 static int
2830 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2831                                         const struct alloc_context *ac)
2832 {
2833         struct reclaim_state reclaim_state;
2834         int progress;
2835
2836         cond_resched();
2837
2838         /* We now go into synchronous reclaim */
2839         cpuset_memory_pressure_bump();
2840         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2841         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2842         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2843         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2844
2845         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2846                                                                 ac->nodemask);
2847
2848         current->reclaim_state = NULL;
2849         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2850         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2851
2852         cond_resched();
2853
2854         return progress;
2855 }
2856
2857 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2858 static inline struct page *
2859 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2860                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2861                 unsigned long *did_some_progress)
2862 {
2863         struct page *page = NULL;
2864         bool drained = false;
2865
2866         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2867         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2868                 return NULL;
2869
2870         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2871         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2872                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2873
2874 retry:
2875         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2876                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2877
2878         /*
2879          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2880          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2881          */
2882         if (!page && !drained) {
2883                 drain_all_pages(NULL);
2884                 drained = true;
2885                 goto retry;
2886         }
2887
2888         return page;
2889 }
2890
2891 /*
2892  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2893  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2894  */
2895 static inline struct page *
2896 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2897                                 const struct alloc_context *ac)
2898 {
2899         struct page *page;
2900
2901         do {
2902                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2903                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2904
2905                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2906                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2907                                                                         HZ/50);
2908         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2909
2910         return page;
2911 }
2912
2913 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2914 {
2915         struct zoneref *z;
2916         struct zone *zone;
2917
2918         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2919                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2920                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2921 }
2922
2923 static inline int
2924 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2925 {
2926         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2927         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2928
2929         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2930         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2931
2932         /*
2933          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2934          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2935          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2936          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2937          */
2938         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2939
2940         if (atomic) {
2941                 /*
2942                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2943                  * if it can't schedule.
2944                  */
2945                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2946                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2947                 /*
2948                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2949                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2950                  */
2951                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2952         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2953                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2954
2955         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2956                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2957                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2958                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2959                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2960                 else if (!in_interrupt() &&
2961                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2962                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2963                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2964         }
2965 #ifdef CONFIG_CMA
2966         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2967                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2968 #endif
2969         return alloc_flags;
2970 }
2971
2972 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2973 {
2974         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2975 }
2976
2977 static inline struct page *
2978 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2979                                                 struct alloc_context *ac)
2980 {
2981         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2982         struct page *page = NULL;
2983         int alloc_flags;
2984         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2985         unsigned long did_some_progress;
2986         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2987         bool deferred_compaction = false;
2988         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2989
2990         /*
2991          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2992          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2993          * be using allocators in order of preference for an area that is
2994          * too large.
2995          */
2996         if (order >= MAX_ORDER) {
2997                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2998                 return NULL;
2999         }
3000
3001         /*
3002          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3003          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3004          * speculative node-specific allocation.
3005          */
3006         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !wait)
3007                 goto nopage;
3008
3009 retry:
3010         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
3011                 wake_all_kswapds(order, ac);
3012
3013         /*
3014          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3015          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3016          * to how we want to proceed.
3017          */
3018         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3019
3020         /*
3021          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3022          * cpusets.
3023          */
3024         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3025                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3026                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3027                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3028                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3029         }
3030
3031         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3032         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3033                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3034         if (page)
3035                 goto got_pg;
3036
3037         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3038         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3039                 /*
3040                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3041                  * the allocation is high priority and these type of
3042                  * allocations are system rather than user orientated
3043                  */
3044                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3045
3046                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
3047
3048                 if (page) {
3049                         goto got_pg;
3050                 }
3051         }
3052
3053         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
3054         if (!wait) {
3055                 /*
3056                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
3057                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
3058                  * type of allocation to fail.
3059                  */
3060                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3061                 goto nopage;
3062         }
3063
3064         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3065         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3066                 goto nopage;
3067
3068         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3069         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3070                 goto nopage;
3071
3072         /*
3073          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3074          * attempts after direct reclaim are synchronous
3075          */
3076         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3077                                         migration_mode,
3078                                         &contended_compaction,
3079                                         &deferred_compaction);
3080         if (page)
3081                 goto got_pg;
3082
3083         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3084         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
3085                 /*
3086                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3087                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3088                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3089                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3090                  * instead of entering direct reclaim.
3091                  */
3092                 if (deferred_compaction)
3093                         goto nopage;
3094
3095                 /*
3096                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3097                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3098                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3099                  * so we fallback to base pages instead.
3100                  */
3101                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3102                         goto nopage;
3103
3104                 /*
3105                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3106                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3107                  * khugepaged trying to collapse.
3108                  */
3109                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3110                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3111                         goto nopage;
3112         }
3113
3114         /*
3115          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3116          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3117          * khugepaged trying to collapse.
3118          */
3119         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
3120                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
3121                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3122
3123         /* Try direct reclaim and then allocating */
3124         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3125                                                         &did_some_progress);
3126         if (page)
3127                 goto got_pg;
3128
3129         /* Do not loop if specifically requested */
3130         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3131                 goto noretry;
3132
3133         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3134         pages_reclaimed += did_some_progress;
3135         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3136             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3137                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3138                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3139                 goto retry;
3140         }
3141
3142         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3143         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3144         if (page)
3145                 goto got_pg;
3146
3147         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3148         if (did_some_progress)
3149                 goto retry;
3150
3151 noretry:
3152         /*
3153          * High-order allocations do not necessarily loop after
3154          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3155          * being called after reclaim so call directly if necessary
3156          */
3157         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3158                                             ac, migration_mode,
3159                                             &contended_compaction,
3160                                             &deferred_compaction);
3161         if (page)
3162                 goto got_pg;
3163 nopage:
3164         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3165 got_pg:
3166         return page;
3167 }
3168
3169 /*
3170  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3171  */
3172 struct page *
3173 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3174                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3175 {
3176         struct zoneref *preferred_zoneref;
3177         struct page *page = NULL;
3178         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3179         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3180         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3181         struct alloc_context ac = {
3182                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3183                 .nodemask = nodemask,
3184                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3185         };
3186
3187         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3188
3189         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3190
3191         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
3192
3193         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3194                 return NULL;
3195
3196         /*
3197          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3198          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3199          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3200          */
3201         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3202                 return NULL;
3203
3204         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3205                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3206
3207 retry_cpuset:
3208         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3209
3210         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3211         ac.zonelist = zonelist;
3212         /* The preferred zone is used for statistics later */
3213         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3214                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3215                                 &ac.preferred_zone);
3216         if (!ac.preferred_zone)
3217                 goto out;
3218         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3219
3220         /* First allocation attempt */
3221         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3222         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3223         if (unlikely(!page)) {
3224                 /*
3225                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3226                  * can deadlock because I/O on the device might not
3227                  * complete.
3228                  */
3229                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3230
3231                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3232         }
3233
3234         if (kmemcheck_enabled && page)
3235                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3236
3237         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3238
3239 out:
3240         /*
3241          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3242          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3243          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3244          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3245          */
3246         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3247                 goto retry_cpuset;
3248
3249         return page;
3250 }
3251 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3252
3253 /*
3254  * Common helper functions.
3255  */
3256 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3257 {
3258         struct page *page;
3259
3260         /*
3261          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3262          * a highmem page
3263          */
3264         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3265
3266         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3267         if (!page)
3268                 return 0;
3269         return (unsigned long) page_address(page);
3270 }
3271 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3272
3273 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3274 {
3275         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3276 }
3277 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3278
3279 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3280 {
3281         if (put_page_testzero(page)) {
3282                 if (order == 0)
3283                         free_hot_cold_page(page, false);
3284                 else
3285                         __free_pages_ok(page, order);
3286         }
3287 }
3288
3289 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3290
3291 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3292 {
3293         if (addr != 0) {
3294                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3295                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3296         }
3297 }
3298
3299 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3300
3301 /*
3302  * Page Fragment:
3303  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3304  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3305  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3306  *
3307  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3308  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3309  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3310  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3311  */
3312 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3313                                        gfp_t gfp_mask)
3314 {
3315         struct page *page = NULL;
3316         gfp_t gfp = gfp_mask;
3317
3318 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3319         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3320                     __GFP_NOMEMALLOC;
3321         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3322                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3323         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3324 #endif
3325         if (unlikely(!page))
3326                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3327
3328         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3329
3330         return page;
3331 }
3332
3333 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3334                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3335 {
3336         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3337         struct page *page;
3338         int offset;
3339
3340         if (unlikely(!nc->va)) {
3341 refill:
3342                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3343                 if (!page)
3344                         return NULL;
3345
3346 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3347                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3348                 size = nc->size;
3349 #endif
3350                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3351                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3352                  */
3353                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3354
3355                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3356                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3357                 nc->pagecnt_bias = size;
3358                 nc->offset = size;
3359         }
3360
3361         offset = nc->offset - fragsz;
3362         if (unlikely(offset < 0)) {
3363                 page = virt_to_page(nc->va);
3364
3365                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3366                         goto refill;
3367
3368 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3369                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3370                 size = nc->size;
3371 #endif
3372                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3373                 atomic_set(&page->_count, size);
3374
3375                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3376                 nc->pagecnt_bias = size;
3377                 offset = size - fragsz;
3378         }
3379
3380         nc->pagecnt_bias--;
3381         nc->offset = offset;
3382
3383         return nc->va + offset;
3384 }
3385 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3386
3387 /*
3388  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3389  */
3390 void __free_page_frag(void *addr)
3391 {
3392         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3393
3394         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3395                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3396 }
3397 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3398
3399 /*
3400  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3401  * of the current memory cgroup.
3402  *
3403  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3404  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3405  */
3406 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3407 {
3408         struct page *page;
3409         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3410
3411         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3412                 return NULL;
3413         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3414         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3415         return page;
3416 }
3417
3418 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3419 {
3420         struct page *page;
3421         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3422
3423         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3424                 return NULL;
3425         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3426         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3427         return page;
3428 }
3429
3430 /*
3431  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3432  * alloc_kmem_pages.
3433  */
3434 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3435 {
3436         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3437         __free_pages(page, order);
3438 }
3439
3440 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3441 {
3442         if (addr != 0) {
3443                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3444                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3445         }
3446 }
3447
3448 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3449 {
3450         if (addr) {
3451                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3452                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3453
3454                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3455                 while (used < alloc_end) {
3456                         free_page(used);
3457                         used += PAGE_SIZE;
3458                 }
3459         }
3460         return (void *)addr;
3461 }
3462
3463 /**
3464  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3465  * @size: the number of bytes to allocate
3466  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3467  *
3468  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3469  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3470  * allocate memory in power-of-two pages.
3471  *
3472  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3473  *
3474  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3475  */
3476 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3477 {
3478         unsigned int order = get_order(size);
3479         unsigned long addr;
3480
3481         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3482         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3483 }
3484 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3485
3486 /**
3487  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3488  *                         pages on a node.
3489  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3490  * @size: the number of bytes to allocate
3491  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3492  *
3493  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3494  * back.
3495  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3496  * but is not exact.
3497  */
3498 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3499 {
3500         unsigned order = get_order(size);
3501         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3502         if (!p)
3503                 return NULL;
3504         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3505 }
3506
3507 /**
3508  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3509  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3510  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3511  *
3512  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3513  */
3514 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3515 {
3516         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3517         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3518
3519         while (addr < end) {
3520                 free_page(addr);
3521                 addr += PAGE_SIZE;
3522         }
3523 }
3524 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3525
3526 /**
3527  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3528  * @offset: The zone index of the highest zone
3529  *
3530  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3531  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3532  * zone, the number of pages is calculated as:
3533  *     managed_pages - high_pages
3534  */
3535 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3536 {
3537         struct zoneref *z;
3538         struct zone *zone;
3539
3540         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3541         unsigned long sum = 0;
3542
3543         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3544
3545         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3546                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3547                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3548                 if (size > high)
3549                         sum += size - high;
3550         }
3551
3552         return sum;
3553 }
3554
3555 /**
3556  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3557  *
3558  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3559  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3560  */
3561 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3562 {
3563         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3564 }
3565 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3566
3567 /**
3568  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3569  *
3570  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3571  * high watermark within all zones.
3572  */
3573 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3574 {
3575         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3576 }
3577
3578 static inline void show_node(struct zone *zone)
3579 {
3580         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3581                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3582 }
3583
3584 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3585 {
3586         val->totalram = totalram_pages;
3587         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3588         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3589         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3590         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3591         val->freehigh = nr_free_highpages();
3592         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3593 }
3594
3595 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3596
3597 #ifdef CONFIG_NUMA
3598 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3599 {
3600         int zone_type;          /* needs to be signed */
3601         unsigned long managed_pages = 0;
3602         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3603
3604         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3605                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3606         val->totalram = managed_pages;
3607         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3608         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3609 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3610         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3611         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3612                         NR_FREE_PAGES);
3613 #else
3614         val->totalhigh = 0;
3615         val->freehigh = 0;
3616 #endif
3617         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3618 }
3619 #endif
3620
3621 /*
3622  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3623  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3624  */
3625 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3626 {
3627         bool ret = false;
3628         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3629
3630         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3631                 goto out;
3632
3633         do {
3634                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3635                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3636         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3637 out:
3638         return ret;
3639 }
3640
3641 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3642
3643 static void show_migration_types(unsigned char type)
3644 {
3645         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3646                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3647                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3648                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3649                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3650 #ifdef CONFIG_CMA
3651                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3652 #endif
3653 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3654                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3655 #endif
3656         };
3657         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3658         char *p = tmp;
3659         int i;
3660
3661         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3662                 if (type & (1 << i))
3663                         *p++ = types[i];
3664         }
3665
3666         *p = '\0';
3667         printk("(%s) ", tmp);
3668 }
3669
3670 /*
3671  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3672  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3673  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3674  *
3675  * Bits in @filter:
3676  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3677  *   cpuset.
3678  */
3679 void show_free_areas(unsigned int filter)
3680 {
3681         unsigned long free_pcp = 0;
3682         int cpu;
3683         struct zone *zone;
3684
3685         for_each_populated_zone(zone) {
3686                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3687                         continue;
3688
3689                 for_each_online_cpu(cpu)
3690                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3691         }
3692
3693         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3694                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3695                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3696                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3697                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3698                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3699                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3700                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3701                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3702                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3703                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3704                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3705                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3706                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3707                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3708                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3709                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3710                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3711                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3712                 global_page_state(NR_SHMEM),
3713                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3714                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3715                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3716                 free_pcp,
3717                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3718
3719         for_each_populated_zone(zone) {
3720                 int i;
3721
3722                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3723                         continue;
3724
3725                 free_pcp = 0;
3726                 for_each_online_cpu(cpu)
3727                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3728
3729                 show_node(zone);
3730                 printk("%s"
3731                         " free:%lukB"
3732                         " min:%lukB"
3733                         " low:%lukB"
3734                         " high:%lukB"
3735                         " active_anon:%lukB"
3736                         " inactive_anon:%lukB"
3737                         " active_file:%lukB"
3738                         " inactive_file:%lukB"
3739                         " unevictable:%lukB"
3740                         " isolated(anon):%lukB"
3741                         " isolated(file):%lukB"
3742                         " present:%lukB"
3743                         " managed:%lukB"
3744                         " mlocked:%lukB"
3745                         " dirty:%lukB"
3746                         " writeback:%lukB"
3747                         " mapped:%lukB"
3748                         " shmem:%lukB"
3749                         " slab_reclaimable:%lukB"
3750                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3751                         " kernel_stack:%lukB"
3752                         " pagetables:%lukB"
3753                         " unstable:%lukB"
3754                         " bounce:%lukB"
3755                         " free_pcp:%lukB"
3756                         " local_pcp:%ukB"
3757                         " free_cma:%lukB"
3758                         " writeback_tmp:%lukB"
3759                         " pages_scanned:%lu"
3760                         " all_unreclaimable? %s"
3761                         "\n",
3762                         zone->name,
3763                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3764                         K(min_wmark_pages(zone)),
3765                         K(low_wmark_pages(zone)),
3766                         K(high_wmark_pages(zone)),
3767                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3768                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3769                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3770                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3771                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3772                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3773                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3774                         K(zone->present_pages),
3775                         K(zone->managed_pages),
3776                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3777                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3778                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3779                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3780                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3781                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3782                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3783                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3784                                 THREAD_SIZE / 1024,
3785                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3786                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3787                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3788                         K(free_pcp),
3789                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3790                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3791                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3792                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3793                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3794                         );
3795                 printk("lowmem_reserve[]:");
3796                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3797                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3798                 printk("\n");
3799         }
3800
3801         for_each_populated_zone(zone) {
3802                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3803                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3804
3805                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3806                         continue;
3807                 show_node(zone);
3808                 printk("%s: ", zone->name);
3809
3810                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3811                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3812                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3813                         int type;
3814
3815                         nr[order] = area->nr_free;
3816                         total += nr[order] << order;
3817
3818                         types[order] = 0;
3819                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3820                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3821                                         types[order] |= 1 << type;
3822                         }
3823                 }
3824                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3825                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3826                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3827                         if (nr[order])
3828                                 show_migration_types(types[order]);
3829                 }
3830                 printk("= %lukB\n", K(total));
3831         }
3832
3833         hugetlb_show_meminfo();
3834
3835         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3836
3837         show_swap_cache_info();
3838 }
3839
3840 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3841 {
3842         zoneref->zone = zone;
3843         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3844 }
3845
3846 /*
3847  * Builds allocation fallback zone lists.
3848  *
3849  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3850  */
3851 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3852                                 int nr_zones)
3853 {
3854         struct zone *zone;
3855         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3856
3857         do {
3858                 zone_type--;
3859                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3860                 if (populated_zone(zone)) {
3861                         zoneref_set_zone(zone,
3862                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3863                         check_highest_zone(zone_type);
3864                 }
3865         } while (zone_type);
3866
3867         return nr_zones;
3868 }
3869
3870
3871 /*
3872  *  zonelist_order:
3873  *  0 = automatic detection of better ordering.
3874  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3875  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3876  *
3877  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3878  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3879  */
3880 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3881 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3882 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3883
3884 /* zonelist order in the kernel.
3885  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3886  */
3887 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3888 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3889
3890
3891 #ifdef CONFIG_NUMA
3892 /* The value user specified ....changed by config */
3893 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3894 /* string for sysctl */
3895 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3896 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3897
3898 /*
3899  * interface for configure zonelist ordering.
3900  * command line option "numa_zonelist_order"
3901  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3902  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3903  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3904  */
3905
3906 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3907 {
3908         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3909                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3910         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3911                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3912         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3913                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3914         } else {
3915                 printk(KERN_WARNING
3916                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3917                         "%s\n", s);
3918                 return -EINVAL;
3919         }
3920         return 0;
3921 }
3922
3923 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3924 {
3925         int ret;
3926
3927         if (!s)
3928                 return 0;
3929
3930         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3931         if (ret == 0)
3932                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3933
3934         return ret;
3935 }
3936 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3937
3938 /*
3939  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3940  */
3941 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3942                 void __user *buffer, size_t *length,
3943                 loff_t *ppos)
3944 {
3945         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3946         int ret;
3947         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3948
3949         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3950         if (write) {
3951                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3952                         ret = -EINVAL;
3953                         goto out;
3954                 }
3955                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3956         }
3957         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3958         if (ret)
3959                 goto out;
3960         if (write) {
3961                 int oldval = user_zonelist_order;
3962
3963                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3964                 if (ret) {
3965                         /*
3966                          * bogus value.  restore saved string
3967                          */
3968                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3969                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3970                         user_zonelist_order = oldval;
3971                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3972                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3973                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3974                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3975                 }
3976         }
3977 out:
3978         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3979         return ret;
3980 }
3981
3982
3983 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3984 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3985
3986 /**
3987  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3988  * @node: node whose fallback list we're appending
3989  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3990  *
3991  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3992  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3993  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3994  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3995  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3996  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3997  * on them otherwise.
3998  * It returns -1 if no node is found.
3999  */
4000 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4001 {
4002         int n, val;
4003         int min_val = INT_MAX;
4004         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4005         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4006
4007         /* Use the local node if we haven't already */
4008         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4009                 node_set(node, *used_node_mask);
4010                 return node;
4011         }
4012
4013         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4014
4015                 /* Don't want a node to appear more than once */
4016                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4017                         continue;
4018
4019                 /* Use the distance array to find the distance */
4020                 val = node_distance(node, n);
4021
4022                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4023                 val += (n < node);
4024
4025                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4026                 tmp = cpumask_of_node(n);
4027                 if (!cpumask_empty(tmp))
4028                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4029
4030                 /* Slight preference for less loaded node */
4031                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4032                 val += node_load[n];
4033
4034                 if (val < min_val) {
4035                         min_val = val;
4036                         best_node = n;
4037                 }
4038         }
4039
4040         if (best_node >= 0)
4041                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4042
4043         return best_node;
4044 }
4045
4046
4047 /*
4048  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4049  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4050  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4051  */
4052 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4053 {
4054         int j;
4055         struct zonelist *zonelist;
4056
4057         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4058         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4059                 ;
4060         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4061         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4062         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4063 }
4064
4065 /*
4066  * Build gfp_thisnode zonelists
4067  */
4068 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4069 {
4070         int j;
4071         struct zonelist *zonelist;
4072
4073         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4074         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4075         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4076         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4077 }
4078
4079 /*
4080  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4081  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4082  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4083  * may still exist in local DMA zone.
4084  */
4085 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4086
4087 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4088 {
4089         int pos, j, node;
4090         int zone_type;          /* needs to be signed */
4091         struct zone *z;
4092         struct zonelist *zonelist;
4093
4094         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4095         pos = 0;
4096         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4097                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4098                         node = node_order[j];
4099                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4100                         if (populated_zone(z)) {
4101                                 zoneref_set_zone(z,
4102                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4103                                 check_highest_zone(zone_type);
4104                         }
4105                 }
4106         }
4107         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4108         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4109 }
4110
4111 #if defined(CONFIG_64BIT)
4112 /*
4113  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4114  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4115  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4116  */
4117 static int default_zonelist_order(void)
4118 {
4119         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4120 }
4121 #else
4122 /*
4123  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4124  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4125  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4126  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4127  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4128  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4129  */
4130 static int default_zonelist_order(void)
4131 {
4132         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4133 }
4134 #endif /* CONFIG_64BIT */
4135
4136 static void set_zonelist_order(void)
4137 {
4138         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4139                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4140         else
4141                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4142 }
4143
4144 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4145 {
4146         int j, node, load;
4147         enum zone_type i;
4148         nodemask_t used_mask;
4149         int local_node, prev_node;
4150         struct zonelist *zonelist;
4151         int order = current_zonelist_order;
4152
4153         /* initialize zonelists */
4154         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4155                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4156                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4157                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4158         }
4159
4160         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4161         local_node = pgdat->node_id;
4162         load = nr_online_nodes;
4163         prev_node = local_node;
4164         nodes_clear(used_mask);
4165
4166         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4167         j = 0;
4168
4169         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4170                 /*
4171                  * We don't want to pressure a particular node.
4172                  * So adding penalty to the first node in same
4173                  * distance group to make it round-robin.
4174                  */
4175                 if (node_distance(local_node, node) !=
4176                     node_distance(local_node, prev_node))
4177                         node_load[node] = load;
4178
4179                 prev_node = node;
4180                 load--;
4181                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4182                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4183                 else
4184                         node_order[j++] = node; /* remember order */
4185         }
4186
4187         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4188                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4189                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
4190         }
4191
4192         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4193 }
4194
4195 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
4196 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4197 {
4198         struct zonelist *zonelist;
4199         struct zonelist_cache *zlc;
4200         struct zoneref *z;
4201
4202         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4203         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
4204         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
4205         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
4206                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
4207 }
4208
4209 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4210 /*
4211  * Return node id of node used for "local" allocations.
4212  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4213  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4214  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4215  */
4216 int local_memory_node(int node)
4217 {
4218         struct zone *zone;
4219
4220         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4221                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4222                                    NULL,
4223                                    &zone);
4224         return zone->node;
4225 }
4226 #endif
4227
4228 #else   /* CONFIG_NUMA */
4229
4230 static void set_zonelist_order(void)
4231 {
4232         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4233 }
4234
4235 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4236 {
4237         int node, local_node;
4238         enum zone_type j;
4239         struct zonelist *zonelist;
4240
4241         local_node = pgdat->node_id;
4242
4243         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4244         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4245
4246         /*
4247          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4248          * of all the other nodes.
4249          * We don't want to pressure a particular node, so when
4250          * building the zones for node N, we make sure that the
4251          * zones coming right after the local ones are those from
4252          * node N+1 (modulo N)
4253          */
4254         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4255                 if (!node_online(node))
4256                         continue;
4257                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4258         }
4259         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4260                 if (!node_online(node))
4261                         continue;
4262                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4263         }
4264
4265         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4266         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4267 }
4268
4269 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
4270 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4271 {
4272         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
4273 }
4274
4275 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4276
4277 /*
4278  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4279  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4280  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4281  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4282  * with interrupts disabled.
4283  *
4284  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4285  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4286  * hotplugged processors.
4287  *
4288  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4289  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4290  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4291  */
4292 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4293 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4294 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4295
4296 /*
4297  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4298  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4299  */
4300 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4301
4302 /* return values int ....just for stop_machine() */
4303 static int __build_all_zonelists(void *data)
4304 {
4305         int nid;
4306         int cpu;
4307         pg_data_t *self = data;
4308
4309 #ifdef CONFIG_NUMA
4310         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4311 #endif
4312
4313         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4314                 build_zonelists(self);
4315                 build_zonelist_cache(self);
4316         }
4317
4318         for_each_online_node(nid) {
4319                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4320
4321                 build_zonelists(pgdat);
4322                 build_zonelist_cache(pgdat);
4323         }
4324
4325         /*
4326          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4327          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4328          * each zone will be allocated later when the per cpu
4329          * allocator is available.
4330          *
4331          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4332          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4333          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4334          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4335          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4336          * (a chicken-egg dilemma).
4337          */
4338         for_each_possible_cpu(cpu) {
4339                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4340
4341 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4342                 /*
4343                  * We now know the "local memory node" for each node--
4344                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4345                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4346                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4347                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4348                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4349                  */
4350                 if (cpu_online(cpu))
4351                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4352 #endif
4353         }
4354
4355         return 0;
4356 }
4357
4358 static noinline void __init
4359 build_all_zonelists_init(void)
4360 {
4361         __build_all_zonelists(NULL);
4362         mminit_verify_zonelist();
4363         cpuset_init_current_mems_allowed();
4364 }
4365
4366 /*
4367  * Called with zonelists_mutex held always
4368  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4369  *
4370  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4371  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4372  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4373  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4374  */
4375 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4376 {
4377         set_zonelist_order();
4378
4379         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4380                 build_all_zonelists_init();
4381         } else {
4382 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4383                 if (zone)
4384                         setup_zone_pageset(zone);
4385 #endif
4386                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4387                    of zonelist */
4388                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4389                 /* cpuset refresh routine should be here */
4390         }
4391         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4392         /*
4393          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4394          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4395          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4396          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4397          * disabled and enable it later
4398          */
4399         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4400                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4401         else
4402                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4403
4404         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4405                 "Total pages: %ld\n",
4406                         nr_online_nodes,
4407                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4408                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4409                         vm_total_pages);
4410 #ifdef CONFIG_NUMA
4411         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4412 #endif
4413 }
4414
4415 /*
4416  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4417  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4418  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4419  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4420  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4421  * conservative, even though it seems large.
4422  *
4423  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4424  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4425  */
4426 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4427
4428 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4429 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4430 {
4431         unsigned long size = 1;
4432
4433         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4434
4435         while (size < pages)
4436                 size <<= 1;
4437
4438         /*
4439          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4440          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4441          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4442          */
4443         size = min(size, 4096UL);
4444
4445         return max(size, 4UL);
4446 }
4447 #else
4448 /*
4449  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4450  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4451  *
4452  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4453  *
4454  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4455  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4456  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4457  *
4458  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4459  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4460  *
4461  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4462  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4463  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4464  */
4465 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4466 {
4467         return 4096UL;
4468 }
4469 #endif
4470
4471 /*
4472  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4473  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4474  * hash function before the remainder is taken.
4475  */
4476 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4477 {
4478         return ffz(~size);
4479 }
4480
4481 /*
4482  * Check if a pageblock contains reserved pages
4483  */
4484 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4485 {
4486         unsigned long pfn;
4487
4488         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4489                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4490                         return 1;
4491         }
4492         return 0;
4493 }
4494
4495 /*
4496  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4497  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4498  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4499  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4500  * blocks as reclaim kicks in
4501  */
4502 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4503 {
4504         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4505         struct page *page;
4506         unsigned long block_migratetype;
4507         int reserve;
4508         int old_reserve;
4509
4510         /*
4511          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4512          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4513          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4514          * the block.
4515          */
4516         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4517         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4518         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4519         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4520                                                         pageblock_order;
4521
4522         /*
4523          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4524          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4525          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4526          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4527          * future allocation of hugepages at runtime.
4528          */
4529         reserve = min(2, reserve);
4530         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4531
4532         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4533         if (reserve == old_reserve)
4534                 return;
4535         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4536
4537         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4538                 if (!early_page_nid_uninitialised(pfn, zone_to_nid(zone)))
4539                         return;
4540
4541                 if (!pfn_valid(pfn))
4542                         continue;
4543                 page = pfn_to_page(pfn);
4544
4545                 /* Watch out for overlapping nodes */
4546                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4547                         continue;
4548
4549                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4550
4551                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4552                 if (reserve > 0) {
4553                         /*
4554                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4555                          * them.
4556                          */
4557                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4558                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4559                                 continue;
4560
4561                         /* If this block is reserved, account for it */
4562                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4563                                 reserve--;
4564                                 continue;
4565                         }
4566
4567                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4568                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4569                                 set_pageblock_migratetype(page,
4570                                                         MIGRATE_RESERVE);
4571                                 move_freepages_block(zone, page,
4572                                                         MIGRATE_RESERVE);
4573                                 reserve--;
4574                                 continue;
4575                         }
4576                 } else if (!old_reserve) {
4577                         /*
4578                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4579                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4580                          */
4581                         break;
4582                 }
4583
4584                 /*
4585                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4586                  * take it back
4587                  */
4588                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4589                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4590                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4591                 }
4592         }
4593 }
4594
4595 /*
4596  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4597  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4598  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4599  */
4600 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4601                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4602 {
4603         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4604         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4605         unsigned long pfn;
4606         struct zone *z;
4607         unsigned long nr_initialised = 0;
4608
4609         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4610                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4611
4612         z = &pgdat->node_zones[zone];
4613         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4614                 /*
4615                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4616                  * handed to this function.  They do not
4617                  * exist on hotplugged memory.
4618                  */
4619                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4620                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4621                                 continue;
4622                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4623                                 continue;
4624                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4625                                                 &nr_initialised))
4626                                 break;
4627                 }
4628
4629                 /*
4630                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4631                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4632                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4633                  * the address space during boot when many long-lived
4634                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4635                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4636                  * setup_zone_migrate_reserve()
4637                  *
4638                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4639                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4640                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4641                  * pfn out of zone.
4642                  */
4643                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4644                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4645
4646                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4647                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4648                 } else {
4649                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4650                 }
4651         }
4652 }
4653
4654 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4655 {
4656         unsigned int order, t;
4657         for_each_migratetype_order(order, t) {
4658                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4659                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4660         }
4661 }
4662
4663 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4664 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4665         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4666 #endif
4667
4668 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4669 {
4670 #ifdef CONFIG_MMU
4671         int batch;
4672
4673         /*
4674          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4675          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4676          *
4677          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4678          */
4679         batch = zone->managed_pages / 1024;
4680         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4681                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4682         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4683         if (batch < 1)
4684                 batch = 1;
4685
4686         /*
4687          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4688          * of 2 value was found to be more likely to have
4689          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4690          *
4691          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4692          * batches of pages, one task can end up with a lot
4693          * of pages of one half of the possible page colors
4694          * and the other with pages of the other colors.
4695          */
4696         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4697
4698         return batch;
4699
4700 #else
4701         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4702          * conditions.
4703          *
4704          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4705          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4706          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4707          *
4708          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4709          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4710          * can be a significant delay between the individual batches being
4711          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4712          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4713          */
4714         return 0;
4715 #endif
4716 }
4717
4718 /*
4719  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4720  * ->batch must never be higher then ->high.
4721  * The following function updates them in a safe manner without read side
4722  * locking.
4723  *
4724  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4725  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4726  *
4727  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4728  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4729  * exist).
4730  */
4731 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4732                 unsigned long batch)
4733 {
4734        /* start with a fail safe value for batch */
4735         pcp->batch = 1;
4736         smp_wmb();
4737
4738        /* Update high, then batch, in order */
4739         pcp->high = high;
4740         smp_wmb();
4741
4742         pcp->batch = batch;
4743 }
4744
4745 /* a companion to pageset_set_high() */
4746 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4747 {
4748         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4749 }
4750
4751 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4752 {
4753         struct per_cpu_pages *pcp;
4754         int migratetype;
4755
4756         memset(p, 0, sizeof(*p));
4757
4758         pcp = &p->pcp;
4759         pcp->count = 0;
4760         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4761                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4762 }
4763
4764 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4765 {
4766         pageset_init(p);
4767         pageset_set_batch(p, batch);
4768 }
4769
4770 /*
4771  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4772  * to the value high for the pageset p.
4773  */
4774 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4775                                 unsigned long high)
4776 {
4777         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4778         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4779                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4780
4781         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4782 }
4783
4784 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4785                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4786 {
4787         if (percpu_pagelist_fraction)
4788                 pageset_set_high(pcp,
4789                         (zone->managed_pages /
4790                                 percpu_pagelist_fraction));
4791         else
4792                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4793 }
4794
4795 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4796 {
4797         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4798
4799         pageset_init(pcp);
4800         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4801 }
4802
4803 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4804 {
4805         int cpu;
4806         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4807         for_each_possible_cpu(cpu)
4808                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4809 }
4810
4811 /*
4812  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4813  * Before this call only boot pagesets were available.
4814  */
4815 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4816 {
4817         struct zone *zone;
4818
4819         for_each_populated_zone(zone)
4820                 setup_zone_pageset(zone);
4821 }
4822
4823 static noinline __init_refok
4824 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4825 {
4826         int i;
4827         size_t alloc_size;
4828
4829         /*
4830          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4831          * per zone.
4832          */
4833         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4834                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4835         zone->wait_table_bits =
4836                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4837         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4838                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4839
4840         if (!slab_is_available()) {
4841                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4842                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4843                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4844         } else {
4845                 /*
4846                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4847                  * via memory hot-add.
4848                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4849                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4850                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4851                  * node itself as well.
4852                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4853                  * necessary.
4854                  */
4855                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4856         }
4857         if (!zone->wait_table)
4858                 return -ENOMEM;
4859
4860         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4861                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4862
4863         return 0;
4864 }
4865
4866 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4867 {
4868         /*
4869          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4870          * relies on the ability of the linker to provide the
4871          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4872          */
4873         zone->pageset = &boot_pageset;
4874
4875         if (populated_zone(zone))
4876                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4877                         zone->name, zone->present_pages,
4878                                          zone_batchsize(zone));
4879 }
4880
4881 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4882                                         unsigned long zone_start_pfn,
4883                                         unsigned long size,
4884                                         enum memmap_context context)
4885 {
4886         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4887         int ret;
4888         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4889         if (ret)
4890                 return ret;
4891         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4892
4893         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4894
4895         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4896                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4897                         pgdat->node_id,
4898                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4899                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4900
4901         zone_init_free_lists(zone);
4902
4903         return 0;
4904 }
4905
4906 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4907 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4908
4909 /*
4910  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4911  */
4912 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4913                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4914 {
4915         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4916         int nid;
4917
4918         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4919                 return state->last_nid;
4920
4921         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4922         if (nid != -1) {
4923                 state->last_start = start_pfn;
4924                 state->last_end = end_pfn;
4925                 state->last_nid = nid;
4926         }
4927
4928         return nid;
4929 }
4930 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4931
4932 /**
4933  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4934  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4935  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4936  *
4937  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4938  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4939  * memblock_free_early_nid() manually.
4940  */
4941 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4942 {
4943         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4944         int i, this_nid;
4945
4946         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4947                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4948                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4949
4950                 if (start_pfn < end_pfn)
4951                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4952                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4953                                         this_nid);
4954         }
4955 }
4956
4957 /**
4958  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4959  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4960  *
4961  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4962  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4963  */
4964 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4965 {
4966         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4967         int i, this_nid;
4968
4969         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4970                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4971 }
4972
4973 /**
4974  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4975  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4976  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4977  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4978  *
4979  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4980  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4981  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4982  * PFNs will be 0.
4983  */
4984 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4985                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4986 {
4987         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4988         int i;
4989
4990         *start_pfn = -1UL;
4991         *end_pfn = 0;
4992
4993         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4994                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4995                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4996         }
4997
4998         if (*start_pfn == -1UL)
4999                 *start_pfn = 0;
5000 }
5001
5002 /*
5003  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5004  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5005  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5006  */
5007 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5008 {
5009         int zone_index;
5010         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5011                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5012                         continue;
5013
5014                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5015                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5016                         break;
5017         }
5018
5019         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5020         movable_zone = zone_index;
5021 }
5022
5023 /*
5024  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5025  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5026  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5027  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5028  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5029  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5030  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5031  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5032  */
5033 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5034                                         unsigned long zone_type,
5035                                         unsigned long node_start_pfn,
5036                                         unsigned long node_end_pfn,
5037                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5038                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5039 {
5040         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5041         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5042                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5043                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5044                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5045                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5046                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5047
5048                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5049                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5050                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5051                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5052
5053                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5054                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5055                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5056         }
5057 }
5058
5059 /*
5060  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5061  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5062  */
5063 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5064                                         unsigned long zone_type,
5065                                         unsigned long node_start_pfn,
5066                                         unsigned long node_end_pfn,
5067                                         unsigned long *ignored)
5068 {
5069         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5070
5071         /* When hotadd a new node, the node should be empty */
5072         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5073                 return 0;
5074
5075         /* Get the start and end of the zone */
5076         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5077         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5078         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5079                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5080                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5081
5082         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5083         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
5084                 return 0;
5085
5086         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5087         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
5088         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
5089
5090         /* Return the spanned pages */
5091         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
5092 }
5093
5094 /*
5095  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5096  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5097  */
5098 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5099                                 unsigned long range_start_pfn,
5100                                 unsigned long range_end_pfn)
5101 {
5102         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5103         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5104         int i;
5105
5106         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5107                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5108                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5109                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5110         }
5111         return nr_absent;
5112 }
5113
5114 /**
5115  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5116  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5117  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5118  *
5119  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5120  */
5121 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5122                                                         unsigned long end_pfn)
5123 {
5124         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5125 }
5126
5127 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5128 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5129                                         unsigned long zone_type,
5130                                         unsigned long node_start_pfn,
5131                                         unsigned long node_end_pfn,
5132                                         unsigned long *ignored)
5133 {
5134         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5135         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5136         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5137
5138         /* When hotadd a new node, the node should be empty */
5139         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5140                 return 0;
5141
5142         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5143         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5144
5145         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5146                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5147                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5148         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5149 }
5150
5151 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5152 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5153                                         unsigned long zone_type,
5154                                         unsigned long node_start_pfn,
5155                                         unsigned long node_end_pfn,
5156                                         unsigned long *zones_size)
5157 {
5158         return zones_size[zone_type];
5159 }
5160
5161 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5162                                                 unsigned long zone_type,
5163                                                 unsigned long node_start_pfn,
5164                                                 unsigned long node_end_pfn,
5165                                                 unsigned long *zholes_size)
5166 {
5167         if (!zholes_size)
5168                 return 0;
5169
5170         return zholes_size[zone_type];
5171 }
5172
5173 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5174
5175 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5176                                                 unsigned long node_start_pfn,
5177                                                 unsigned long node_end_pfn,
5178                                                 unsigned long *zones_size,
5179                                                 unsigned long *zholes_size)
5180 {
5181         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5182         enum zone_type i;
5183
5184         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5185                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5186                 unsigned long size, real_size;
5187
5188                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5189                                                   node_start_pfn,
5190                                                   node_end_pfn,
5191                                                   zones_size);
5192                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5193                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5194                                                   zholes_size);
5195                 zone->spanned_pages = size;
5196                 zone->present_pages = real_size;
5197
5198                 totalpages += size;
5199                 realtotalpages += real_size;
5200         }
5201
5202         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5203         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5204         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5205                                                         realtotalpages);
5206 }
5207
5208 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5209 /*
5210  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5211  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5212  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5213  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5214  * bytes.
5215  */
5216 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5217 {
5218         unsigned long usemapsize;
5219
5220         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5221         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5222         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5223         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5224         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5225
5226         return usemapsize / 8;
5227 }
5228
5229 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5230                                 struct zone *zone,
5231                                 unsigned long zone_start_pfn,
5232                                 unsigned long zonesize)
5233 {
5234         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5235         zone->pageblock_flags = NULL;
5236         if (usemapsize)
5237                 zone->pageblock_flags =
5238                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5239                                                          pgdat->node_id);
5240 }
5241 #else
5242 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5243                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5244 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5245
5246 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5247
5248 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5249 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5250 {
5251         unsigned int order;
5252
5253         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5254         if (pageblock_order)
5255                 return;
5256
5257         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5258                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5259         else
5260                 order = MAX_ORDER - 1;
5261
5262         /*
5263          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5264          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5265          * powerpc.
5266          */
5267         pageblock_order = order;
5268 }
5269 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5270
5271 /*
5272  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5273  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5274  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5275  * the kernel config
5276  */
5277 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5278 {
5279 }
5280
5281 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5282
5283 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5284                                                    unsigned long present_pages)
5285 {
5286         unsigned long pages = spanned_pages;
5287
5288         /*
5289          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5290          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5291          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5292          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5293          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5294          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5295          */
5296         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5297             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5298                 pages = present_pages;
5299
5300         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5301 }
5302
5303 /*
5304  * Set up the zone data structures:
5305  *   - mark all pages reserved
5306  *   - mark all memory queues empty
5307  *   - clear the memory bitmaps
5308  *
5309  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5310  */
5311 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5312 {
5313         enum zone_type j;
5314         int nid = pgdat->node_id;
5315         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5316         int ret;
5317
5318         pgdat_resize_init(pgdat);
5319 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5320         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5321         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5322         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5323 #endif
5324         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5325         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5326         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5327
5328         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5329                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5330                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5331
5332                 size = zone->spanned_pages;
5333                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5334
5335                 /*
5336                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5337                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5338                  * and per-cpu initialisations
5339                  */
5340                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5341                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5342                         if (freesize >= memmap_pages) {
5343                                 freesize -= memmap_pages;
5344                                 if (memmap_pages)
5345                                         printk(KERN_DEBUG
5346                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5347                                                zone_names[j], memmap_pages);
5348                         } else
5349                                 printk(KERN_WARNING
5350                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5351                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5352                 }
5353
5354                 /* Account for reserved pages */
5355                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5356                         freesize -= dma_reserve;
5357                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5358                                         zone_names[0], dma_reserve);
5359                 }
5360
5361                 if (!is_highmem_idx(j))
5362                         nr_kernel_pages += freesize;
5363                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5364                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5365                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5366                 nr_all_pages += freesize;
5367
5368                 /*
5369                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5370                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5371                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5372                  */
5373                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5374 #ifdef CONFIG_NUMA
5375                 zone->node = nid;
5376                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5377                                                 / 100;
5378                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5379 #endif
5380                 zone->name = zone_names[j];
5381                 spin_lock_init(&zone->lock);
5382                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5383                 zone_seqlock_init(zone);
5384                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5385                 zone_pcp_init(zone);
5386
5387                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5388                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5389
5390                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5391                 if (!size)
5392                         continue;
5393
5394                 set_pageblock_order();
5395                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5396                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
5397                                                 size, MEMMAP_EARLY);
5398                 BUG_ON(ret);
5399                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5400                 zone_start_pfn += size;
5401         }
5402 }
5403
5404 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5405 {
5406         /* Skip empty nodes */
5407         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5408                 return;
5409
5410 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5411         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5412         if (!pgdat->node_mem_map) {
5413                 unsigned long size, start, end;
5414                 struct page *map;
5415
5416                 /*
5417                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5418                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5419                  * for the buddy allocator to function correctly.
5420                  */
5421                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5422                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5423                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5424                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5425                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5426                 if (!map)
5427                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5428                                                                pgdat->node_id);
5429                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5430         }
5431 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5432         /*
5433          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5434          */
5435         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5436                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5437 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5438                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5439                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5440 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5441         }
5442 #endif
5443 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5444 }
5445
5446 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5447                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5448 {
5449         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5450         unsigned long start_pfn = 0;
5451         unsigned long end_pfn = 0;
5452
5453         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5454         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5455
5456         reset_deferred_meminit(pgdat);
5457         pgdat->node_id = nid;
5458         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5459 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5460         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5461         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5462                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5463 #endif
5464         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5465                                   zones_size, zholes_size);
5466
5467         alloc_node_mem_map(pgdat);
5468 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5469         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5470                 nid, (unsigned long)pgdat,
5471                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5472 #endif
5473
5474         free_area_init_core(pgdat);
5475 }
5476
5477 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5478
5479 #if MAX_NUMNODES > 1
5480 /*
5481  * Figure out the number of possible node ids.
5482  */
5483 void __init setup_nr_node_ids(void)
5484 {
5485         unsigned int highest;
5486
5487         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5488         nr_node_ids = highest + 1;
5489 }
5490 #endif
5491
5492 /**
5493  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5494  *
5495  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5496  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5497  * all the nodes.
5498  *
5499  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5500  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5501  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5502  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5503  *
5504  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5505  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5506  * populated node map.
5507  *
5508  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5509  * requirement (single node).
5510  */
5511 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5512 {
5513         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5514         unsigned long start, end, mask;
5515         int last_nid = -1;
5516         int i, nid;
5517
5518         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5519                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5520                         last_nid = nid;
5521                         last_end = end;
5522                         continue;
5523                 }
5524
5525                 /*
5526                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5527                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5528                  * too coarse to separate the current node from the last.
5529                  */
5530                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5531                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5532                         mask <<= 1;
5533
5534                 /* accumulate all internode masks */
5535                 accl_mask |= mask;
5536         }
5537
5538         /* convert mask to number of pages */
5539         return ~accl_mask + 1;
5540 }
5541
5542 /* Find the lowest pfn for a node */
5543 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5544 {
5545         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5546         unsigned long start_pfn;
5547         int i;
5548
5549         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5550                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5551
5552         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5553                 printk(KERN_WARNING
5554                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5555                 return 0;
5556         }
5557
5558         return min_pfn;
5559 }
5560
5561 /**
5562  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5563  *
5564  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5565  * memblock_set_node().
5566  */
5567 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5568 {
5569         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5570 }
5571
5572 /*
5573  * early_calculate_totalpages()
5574  * Sum pages in active regions for movable zone.
5575  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5576  */
5577 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5578 {
5579         unsigned long totalpages = 0;
5580         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5581         int i, nid;
5582
5583         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5584                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5585
5586                 totalpages += pages;
5587                 if (pages)
5588                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5589         }
5590         return totalpages;
5591 }
5592
5593 /*
5594  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5595  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5596  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5597  * others
5598  */
5599 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5600 {
5601         int i, nid;
5602         unsigned long usable_startpfn;
5603         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5604         /* save the state before borrow the nodemask */
5605         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5606         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5607         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5608         struct memblock_region *r;
5609
5610         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5611         find_usable_zone_for_movable();
5612
5613         /*
5614          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5615          * options.
5616          */
5617         if (movable_node_is_enabled()) {
5618                 for_each_memblock(memory, r) {
5619                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5620                                 continue;
5621
5622                         nid = r->nid;
5623
5624                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5625                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5626                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5627                                 usable_startpfn;
5628                 }
5629
5630                 goto out2;
5631         }
5632
5633         /*
5634          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5635          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5636          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5637          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5638          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5639          * what movablecore would have allowed.
5640          */
5641         if (required_movablecore) {
5642                 unsigned long corepages;
5643
5644                 /*
5645                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5646                  * was requested by the user
5647                  */
5648                 required_movablecore =
5649                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5650                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5651
5652                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5653         }
5654
5655         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5656         if (!required_kernelcore)
5657                 goto out;
5658
5659         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5660         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5661
5662 restart:
5663         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5664         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5665         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5666                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5667
5668                 /*
5669                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5670                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5671                  * amount of memory for the kernel
5672                  */
5673                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5674                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5675
5676                 /*
5677                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5678                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5679                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5680                  */
5681                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5682
5683                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5684                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5685                         unsigned long size_pages;
5686
5687                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5688                         if (start_pfn >= end_pfn)
5689                                 continue;
5690
5691                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5692                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5693                                 unsigned long kernel_pages;
5694                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5695                                                                 - start_pfn;
5696
5697                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5698                                                         kernelcore_remaining);
5699                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5700                                                         required_kernelcore);
5701
5702                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5703                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5704
5705                                         /*
5706                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5707                                          * that if we have to rebalance
5708                                          * kernelcore across nodes, we will
5709                                          * not double account here
5710                                          */
5711                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5712                                         continue;
5713                                 }
5714                                 start_pfn = usable_startpfn;
5715                         }
5716
5717                         /*
5718                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5719                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5720                          * number of pages used as kernelcore
5721                          */
5722                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5723                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5724                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5725                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5726
5727                         /*
5728                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5729                          * break if the kernelcore for this node has been
5730                          * satisfied
5731                          */
5732                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5733                                                                 size_pages);
5734                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5735                         if (!kernelcore_remaining)
5736                                 break;
5737                 }
5738         }
5739
5740         /*
5741          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5742          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5743          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5744          * satisfied
5745          */
5746         usable_nodes--;
5747         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5748                 goto restart;
5749
5750 out2:
5751         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5752         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5753                 zone_movable_pfn[nid] =
5754                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5755
5756 out:
5757         /* restore the node_state */
5758         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5759 }
5760
5761 /* Any regular or high memory on that node ? */
5762 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5763 {
5764         enum zone_type zone_type;
5765
5766         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5767                 return;
5768
5769         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5770                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5771                 if (populated_zone(zone)) {
5772                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5773                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5774                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5775                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5776                         break;
5777                 }
5778         }
5779 }
5780
5781 /**
5782  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5783  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5784  *
5785  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5786  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5787  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5788  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5789  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5790  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5791  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5792  * at arch_max_dma_pfn.
5793  */
5794 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5795 {
5796         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5797         int i, nid;
5798
5799         /* Record where the zone boundaries are */
5800         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5801                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5802         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5803                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5804         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5805         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5806         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5807                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5808                         continue;
5809                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5810                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5811                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5812                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5813         }
5814         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5815         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5816
5817         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5818         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5819         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5820
5821         /* Print out the zone ranges */
5822         pr_info("Zone ranges:\n");
5823         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5824                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5825                         continue;
5826                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5827                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5828                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5829                         pr_cont("empty\n");
5830                 else
5831                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5832                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5833                                         << PAGE_SHIFT,
5834                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5835                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5836         }
5837
5838         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5839         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5840         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5841                 if (zone_movable_pfn[i])
5842                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5843                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5844         }
5845
5846         /* Print out the early node map */
5847         pr_info("Early memory node ranges\n");
5848         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5849                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5850                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5851                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5852
5853         /* Initialise every node */
5854         mminit_verify_pageflags_layout();
5855         setup_nr_node_ids();
5856         for_each_online_node(nid) {
5857                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5858                 free_area_init_node(nid, NULL,
5859                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5860
5861                 /* Any memory on that node */
5862                 if (pgdat->node_present_pages)
5863                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5864                 check_for_memory(pgdat, nid);
5865         }
5866 }
5867
5868 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5869 {
5870         unsigned long long coremem;
5871         if (!p)
5872                 return -EINVAL;
5873
5874         coremem = memparse(p, &p);
5875         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5876
5877         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5878         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5879
5880         return 0;
5881 }
5882
5883 /*
5884  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5885  * cannot be reclaimed or migrated.
5886  */
5887 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5888 {
5889         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5890 }
5891
5892 /*
5893  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5894  * can be reclaimed or migrated.
5895  */
5896 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5897 {
5898         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5899 }
5900
5901 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5902 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5903
5904 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5905
5906 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5907 {
5908         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5909         page_zone(page)->managed_pages += count;
5910         totalram_pages += count;
5911 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5912         if (PageHighMem(page))
5913                 totalhigh_pages += count;
5914 #endif
5915         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5916 }
5917 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5918
5919 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5920 {
5921         void *pos;
5922         unsigned long pages = 0;
5923
5924         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5925         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5926         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5927                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5928                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5929                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5930         }
5931
5932         if (pages && s)
5933                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5934                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5935
5936         return pages;
5937 }
5938 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5939
5940 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5941 void free_highmem_page(struct page *page)
5942 {
5943         __free_reserved_page(page);
5944         totalram_pages++;
5945         page_zone(page)->managed_pages++;
5946         totalhigh_pages++;
5947 }
5948 #endif
5949
5950
5951 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5952 {
5953         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5954         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5955
5956         physpages = get_num_physpages();
5957         codesize = _etext - _stext;
5958         datasize = _edata - _sdata;
5959         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5960         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5961         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5962         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5963
5964         /*
5965          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5966          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5967          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5968          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5969          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5970          */
5971 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5972         do { \
5973                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5974                         size -= adj; \
5975         } while (0)
5976
5977         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5978                      _sinittext, init_code_size);
5979         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5980         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5981         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5982         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5983
5984 #undef  adj_init_size
5985
5986         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5987                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5988                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5989 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5990                ", %luK highmem"
5991 #endif
5992                "%s%s)\n",
5993                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5994                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5995                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5996                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5997                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5998 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5999                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6000 #endif
6001                str ? ", " : "", str ? str : "");
6002 }
6003
6004 /**
6005  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6006  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6007  *
6008  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
6009  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6010  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6011  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6012  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6013  * smaller per-cpu batchsize.
6014  */
6015 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6016 {
6017         dma_reserve = new_dma_reserve;
6018 }
6019
6020 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6021 {
6022         free_area_init_node(0, zones_size,
6023                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6024 }
6025
6026 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6027                                  unsigned long action, void *hcpu)
6028 {
6029         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6030
6031         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6032                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6033                 drain_pages(cpu);
6034
6035                 /*
6036                  * Spill the event counters of the dead processor
6037                  * into the current processors event counters.
6038                  * This artificially elevates the count of the current
6039                  * processor.
6040                  */
6041                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6042
6043                 /*
6044                  * Zero the differential counters of the dead processor
6045                  * so that the vm statistics are consistent.
6046                  *
6047                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6048                  * race with what we are doing.
6049                  */
6050                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6051         }
6052         return NOTIFY_OK;
6053 }
6054
6055 void __init page_alloc_init(void)
6056 {
6057         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6058 }
6059
6060 /*
6061  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
6062  *      or min_free_kbytes changes.
6063  */
6064 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6065 {
6066         struct pglist_data *pgdat;
6067         unsigned long reserve_pages = 0;
6068         enum zone_type i, j;
6069
6070         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6071                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6072                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6073                         long max = 0;
6074
6075                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6076                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6077                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6078                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6079                         }
6080
6081                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6082                         max += high_wmark_pages(zone);
6083
6084                         if (max > zone->managed_pages)
6085                                 max = zone->managed_pages;
6086                         reserve_pages += max;
6087                         /*
6088                          * Lowmem reserves are not available to
6089                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
6090                          * kswapd tries to balance zones to their high
6091                          * watermark.  As a result, neither should be
6092                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
6093                          * situation where reclaim has to clean pages
6094                          * in order to balance the zones.
6095                          */
6096                         zone->dirty_balance_reserve = max;
6097                 }
6098         }
6099         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
6100         totalreserve_pages = reserve_pages;
6101 }
6102
6103 /*
6104  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6105  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6106  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6107  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6108  */
6109 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6110 {
6111         struct pglist_data *pgdat;
6112         enum zone_type j, idx;
6113
6114         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6115                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6116                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6117                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6118
6119                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6120
6121                         idx = j;
6122                         while (idx) {
6123                                 struct zone *lower_zone;
6124
6125                                 idx--;
6126
6127                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6128                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6129
6130                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6131                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6132                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6133                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6134                         }
6135                 }
6136         }
6137
6138         /* update totalreserve_pages */
6139         calculate_totalreserve_pages();
6140 }
6141
6142 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6143 {
6144         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6145         unsigned long lowmem_pages = 0;
6146         struct zone *zone;
6147         unsigned long flags;
6148
6149         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6150         for_each_zone(zone) {
6151                 if (!is_highmem(zone))
6152                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6153         }
6154
6155         for_each_zone(zone) {
6156                 u64 tmp;
6157
6158                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6159                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6160                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6161                 if (is_highmem(zone)) {
6162                         /*
6163                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6164                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6165                          * value here.
6166                          *
6167                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6168                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6169                          * not be capped for highmem.
6170                          */
6171                         unsigned long min_pages;
6172
6173                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6174                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6175                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6176                 } else {
6177                         /*
6178                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6179                          * proportionate to the zone's size.
6180                          */
6181                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6182                 }
6183
6184                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6185                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6186
6187                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6188                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6189                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6190
6191                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
6192                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6193         }
6194
6195         /* update totalreserve_pages */
6196         calculate_totalreserve_pages();
6197 }
6198
6199 /**
6200  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6201  * or when memory is hot-{added|removed}
6202  *
6203  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6204  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6205  */
6206 void setup_per_zone_wmarks(void)
6207 {
6208         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6209         __setup_per_zone_wmarks();
6210         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6211 }
6212
6213 /*
6214  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6215  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6216  * to be referenced again before it is swapped out.
6217  *
6218  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6219  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6220  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6221  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6222  *
6223  * total     target    max
6224  * memory    ratio     inactive anon
6225  * -------------------------------------
6226  *   10MB       1         5MB
6227  *  100MB       1        50MB
6228  *    1GB       3       250MB
6229  *   10GB      10       0.9GB
6230  *  100GB      31         3GB
6231  *    1TB     101        10GB
6232  *   10TB     320        32GB
6233  */
6234 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6235 {
6236         unsigned int gb, ratio;
6237
6238         /* Zone size in gigabytes */
6239         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6240         if (gb)
6241                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6242         else
6243                 ratio = 1;
6244
6245         zone->inactive_ratio = ratio;
6246 }
6247
6248 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6249 {
6250         struct zone *zone;
6251
6252         for_each_zone(zone)
6253                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6254 }
6255
6256 /*
6257  * Initialise min_free_kbytes.
6258  *
6259  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6260  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6261  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6262  *
6263  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6264  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6265  *
6266  * which yields
6267  *
6268  * 16MB:        512k
6269  * 32MB:        724k
6270  * 64MB:        1024k
6271  * 128MB:       1448k
6272  * 256MB:       2048k
6273  * 512MB:       2896k
6274  * 1024MB:      4096k
6275  * 2048MB:      5792k
6276  * 4096MB:      8192k
6277  * 8192MB:      11584k
6278  * 16384MB:     16384k
6279  */
6280 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6281 {
6282         unsigned long lowmem_kbytes;
6283         int new_min_free_kbytes;
6284
6285         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6286         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6287
6288         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6289                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6290                 if (min_free_kbytes < 128)
6291                         min_free_kbytes = 128;
6292                 if (min_free_kbytes > 65536)
6293                         min_free_kbytes = 65536;
6294         } else {
6295                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6296                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6297         }
6298         setup_per_zone_wmarks();
6299         refresh_zone_stat_thresholds();
6300         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6301         setup_per_zone_inactive_ratio();
6302         return 0;
6303 }
6304 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6305
6306 /*
6307  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6308  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6309  *      changes.
6310  */
6311 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6312         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6313 {
6314         int rc;
6315
6316         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6317         if (rc)
6318                 return rc;
6319
6320         if (write) {
6321                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6322                 setup_per_zone_wmarks();
6323         }
6324         return 0;
6325 }
6326
6327 #ifdef CONFIG_NUMA
6328 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6329         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6330 {
6331         struct zone *zone;
6332         int rc;
6333
6334         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6335         if (rc)
6336                 return rc;
6337
6338         for_each_zone(zone)
6339                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6340                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6341         return 0;
6342 }
6343
6344 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6345         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6346 {
6347         struct zone *zone;
6348         int rc;
6349
6350         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6351         if (rc)
6352                 return rc;
6353
6354         for_each_zone(zone)
6355                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6356                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6357         return 0;
6358 }
6359 #endif
6360
6361 /*
6362  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6363  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6364  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6365  *
6366  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6367  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6368  * if in function of the boot time zone sizes.
6369  */
6370 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6371         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6372 {
6373         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6374         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6375         return 0;
6376 }
6377
6378 /*
6379  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6380  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6381  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6382  */
6383 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6384         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6385 {
6386         struct zone *zone;
6387         int old_percpu_pagelist_fraction;
6388         int ret;
6389
6390         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6391         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6392
6393         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6394         if (!write || ret < 0)
6395                 goto out;
6396
6397         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6398         if (percpu_pagelist_fraction &&
6399             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6400                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6401                 ret = -EINVAL;
6402                 goto out;
6403         }
6404
6405         /* No change? */
6406         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6407                 goto out;
6408
6409         for_each_populated_zone(zone) {
6410                 unsigned int cpu;
6411
6412                 for_each_possible_cpu(cpu)
6413                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6414                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6415         }
6416 out:
6417         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6418         return ret;
6419 }
6420
6421 #ifdef CONFIG_NUMA
6422 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6423
6424 static int __init set_hashdist(char *str)
6425 {
6426         if (!str)
6427                 return 0;
6428         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6429         return 1;
6430 }
6431 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6432 #endif
6433
6434 /*
6435  * allocate a large system hash table from bootmem
6436  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6437  *   quantity of entries
6438  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6439  */
6440 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6441                                      unsigned long bucketsize,
6442                                      unsigned long numentries,
6443                                      int scale,
6444                                      int flags,
6445                                      unsigned int *_hash_shift,
6446                                      unsigned int *_hash_mask,
6447                                      unsigned long low_limit,
6448                                      unsigned long high_limit)
6449 {
6450         unsigned long long max = high_limit;
6451         unsigned long log2qty, size;
6452         void *table = NULL;
6453
6454         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6455         if (!numentries) {
6456                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6457                 numentries = nr_kernel_pages;
6458
6459                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6460                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6461                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6462
6463                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6464                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6465                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6466                 else
6467                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6468
6469                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6470                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6471                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6472                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6473                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6474                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6475                                 BUG_ON(!numentries);
6476                         }
6477                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6478                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6479         }
6480         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6481
6482         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6483         if (max == 0) {
6484                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6485                 do_div(max, bucketsize);
6486         }
6487         max = min(max, 0x80000000ULL);
6488
6489         if (numentries < low_limit)
6490                 numentries = low_limit;
6491         if (numentries > max)
6492                 numentries = max;
6493
6494         log2qty = ilog2(numentries);
6495
6496         do {
6497                 size = bucketsize << log2qty;
6498                 if (flags & HASH_EARLY)
6499                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6500                 else if (hashdist)
6501                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6502                 else {
6503                         /*
6504                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6505                          * some pages at the end of hash table which
6506                          * alloc_pages_exact() automatically does
6507                          */
6508                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6509                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6510                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6511                         }
6512                 }
6513         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6514
6515         if (!table)
6516                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6517
6518         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6519                tablename,
6520                (1UL << log2qty),
6521                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6522                size);
6523
6524         if (_hash_shift)
6525                 *_hash_shift = log2qty;
6526         if (_hash_mask)
6527                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6528
6529         return table;
6530 }
6531
6532 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6533 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6534                                                         unsigned long pfn)
6535 {
6536 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6537         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6538 #else
6539         return zone->pageblock_flags;
6540 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6541 }
6542
6543 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6544 {
6545 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6546         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6547         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6548 #else
6549         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6550         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6551 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6552 }
6553
6554 /**
6555  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6556  * @page: The page within the block of interest
6557  * @pfn: The target page frame number
6558  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6559  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6560  *
6561  * Return: pageblock_bits flags
6562  */
6563 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6564                                         unsigned long end_bitidx,
6565                                         unsigned long mask)
6566 {
6567         struct zone *zone;
6568         unsigned long *bitmap;
6569         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6570         unsigned long word;
6571
6572         zone = page_zone(page);
6573         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6574         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6575         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6576         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6577
6578         word = bitmap[word_bitidx];
6579         bitidx += end_bitidx;
6580         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6581 }
6582
6583 /**
6584  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6585  * @page: The page within the block of interest
6586  * @flags: The flags to set
6587  * @pfn: The target page frame number
6588  * @end_bitidx: The last bit of interest
6589  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6590  */
6591 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6592                                         unsigned long pfn,
6593                                         unsigned long end_bitidx,
6594                                         unsigned long mask)
6595 {
6596         struct zone *zone;
6597         unsigned long *bitmap;
6598         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6599         unsigned long old_word, word;
6600
6601         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6602
6603         zone = page_zone(page);
6604         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6605         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6606         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6607         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6608
6609         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6610
6611         bitidx += end_bitidx;
6612         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6613         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6614
6615         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6616         for (;;) {
6617                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6618                 if (word == old_word)
6619                         break;
6620                 word = old_word;
6621         }
6622 }
6623
6624 /*
6625  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6626  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6627  *
6628  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6629  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6630  * expect this function should be exact.
6631  */
6632 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6633                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6634 {
6635         unsigned long pfn, iter, found;
6636         int mt;
6637
6638         /*
6639          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6640          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6641          */
6642         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6643                 return false;
6644         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6645         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6646                 return false;
6647
6648         pfn = page_to_pfn(page);
6649         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6650                 unsigned long check = pfn + iter;
6651
6652                 if (!pfn_valid_within(check))
6653                         continue;
6654
6655                 page = pfn_to_page(check);
6656
6657                 /*
6658                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6659                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6660                  * handle each tail page individually in migration.
6661                  */
6662                 if (PageHuge(page)) {
6663                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6664                         continue;
6665                 }
6666
6667                 /*
6668                  * We can't use page_count without pin a page
6669                  * because another CPU can free compound page.
6670                  * This check already skips compound tails of THP
6671                  * because their page->_count is zero at all time.
6672                  */
6673                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6674                         if (PageBuddy(page))
6675                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6676                         continue;
6677                 }
6678
6679                 /*
6680                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6681                  * page_count() is not 0.
6682                  */
6683                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6684                         continue;
6685
6686                 if (!PageLRU(page))
6687                         found++;
6688                 /*
6689                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6690                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6691                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6692                  */
6693                 /*
6694                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6695                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6696                  *
6697                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6698                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6699                  * page at boot.
6700                  */
6701                 if (found > count)
6702                         return true;
6703         }
6704         return false;
6705 }
6706
6707 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6708 {
6709         struct zone *zone;
6710         unsigned long pfn;
6711
6712         /*
6713          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6714          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6715          * the zone but still within the section.
6716          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6717          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6718          */
6719         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6720                 return false;
6721
6722         zone = page_zone(page);
6723         pfn = page_to_pfn(page);
6724         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6725                 return false;
6726
6727         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6728 }
6729
6730 #ifdef CONFIG_CMA
6731
6732 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6733 {
6734         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6735                              pageblock_nr_pages) - 1);
6736 }
6737
6738 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6739 {
6740         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6741                                 pageblock_nr_pages));
6742 }
6743
6744 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6745 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6746                                         unsigned long start, unsigned long end)
6747 {
6748         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6749         unsigned long nr_reclaimed;
6750         unsigned long pfn = start;
6751         unsigned int tries = 0;
6752         int ret = 0;
6753
6754         migrate_prep();
6755
6756         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6757                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6758                         ret = -EINTR;
6759                         break;
6760                 }
6761
6762                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6763                         cc->nr_migratepages = 0;
6764                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6765                         if (!pfn) {
6766                                 ret = -EINTR;
6767                                 break;
6768                         }
6769                         tries = 0;
6770                 } else if (++tries == 5) {
6771                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6772                         break;
6773                 }
6774
6775                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6776                                                         &cc->migratepages);
6777                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6778
6779                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6780                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6781         }
6782         if (ret < 0) {
6783                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6784                 return ret;
6785         }
6786         return 0;
6787 }
6788
6789 /**
6790  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6791  * @start:      start PFN to allocate
6792  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6793  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6794  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6795  *                      in range must have the same migratetype and it must
6796  *                      be either of the two.
6797  *
6798  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6799  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6800  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6801  * pages fall in.
6802  *
6803  * The PFN range must belong to a single zone.
6804  *
6805  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6806  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6807  * need to be freed with free_contig_range().
6808  */
6809 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6810                        unsigned migratetype)
6811 {
6812         unsigned long outer_start, outer_end;
6813         int ret = 0, order;
6814
6815         struct compact_control cc = {
6816                 .nr_migratepages = 0,
6817                 .order = -1,
6818                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6819                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6820                 .ignore_skip_hint = true,
6821         };
6822         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6823
6824         /*
6825          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6826          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6827          * have different sizes, and due to the way page allocator
6828          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6829          * that page allocator won't try to merge buddies from
6830          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6831          * other migration type.
6832          *
6833          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6834          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6835          * we are interested in).  This will put all the pages in
6836          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6837          *
6838          * When this is done, we take the pages in range from page
6839          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6840          * page allocator will never consider using them.
6841          *
6842          * This lets us mark the pageblocks back as
6843          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6844          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6845          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6846          */
6847
6848         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6849                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6850                                        false);
6851         if (ret)
6852                 return ret;
6853
6854         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6855         if (ret)
6856                 goto done;
6857
6858         /*
6859          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6860          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6861          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6862          * What we are going to do is to allocate all pages from
6863          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6864          *
6865          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6866          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6867          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6868          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6869          * once this is done free the pages we are not interested in.
6870          *
6871          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6872          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6873          */
6874
6875         lru_add_drain_all();
6876         drain_all_pages(cc.zone);
6877
6878         order = 0;
6879         outer_start = start;
6880         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6881                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6882                         ret = -EBUSY;
6883                         goto done;
6884                 }
6885                 outer_start &= ~0UL << order;
6886         }
6887
6888         /* Make sure the range is really isolated. */
6889         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6890                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6891                         __func__, outer_start, end);
6892                 ret = -EBUSY;
6893                 goto done;
6894         }
6895
6896         /* Grab isolated pages from freelists. */
6897         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6898         if (!outer_end) {
6899                 ret = -EBUSY;
6900                 goto done;
6901         }
6902
6903         /* Free head and tail (if any) */
6904         if (start != outer_start)
6905                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6906         if (end != outer_end)
6907                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6908
6909 done:
6910         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6911                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6912         return ret;
6913 }
6914
6915 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6916 {
6917         unsigned int count = 0;
6918
6919         for (; nr_pages--; pfn++) {
6920                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6921
6922                 count += page_count(page) != 1;
6923                 __free_page(page);
6924         }
6925         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6926 }
6927 #endif
6928
6929 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6930 /*
6931  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6932  * page high values need to be recalulated.
6933  */
6934 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6935 {
6936         unsigned cpu;
6937         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6938         for_each_possible_cpu(cpu)
6939                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6940                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6941         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6942 }
6943 #endif
6944
6945 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6946 {
6947         unsigned long flags;
6948         int cpu;
6949         struct per_cpu_pageset *pset;
6950
6951         /* avoid races with drain_pages()  */
6952         local_irq_save(flags);
6953         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6954                 for_each_online_cpu(cpu) {
6955                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6956                         drain_zonestat(zone, pset);
6957                 }
6958                 free_percpu(zone->pageset);
6959                 zone->pageset = &boot_pageset;
6960         }
6961         local_irq_restore(flags);
6962 }
6963
6964 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6965 /*
6966  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6967  */
6968 void
6969 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6970 {
6971         struct page *page;
6972         struct zone *zone;
6973         unsigned int order, i;
6974         unsigned long pfn;
6975         unsigned long flags;
6976         /* find the first valid pfn */
6977         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6978                 if (pfn_valid(pfn))
6979                         break;
6980         if (pfn == end_pfn)
6981                 return;
6982         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6983         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6984         pfn = start_pfn;
6985         while (pfn < end_pfn) {
6986                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6987                         pfn++;
6988                         continue;
6989                 }
6990                 page = pfn_to_page(pfn);
6991                 /*
6992                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6993                  * page_count() is not 0.
6994                  */
6995                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6996                         pfn++;
6997                         SetPageReserved(page);
6998                         continue;
6999                 }
7000
7001                 BUG_ON(page_count(page));
7002                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7003                 order = page_order(page);
7004 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7005                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7006                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7007 #endif
7008                 list_del(&page->lru);
7009                 rmv_page_order(page);
7010                 zone->free_area[order].nr_free--;
7011                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7012                         SetPageReserved((page+i));
7013                 pfn += (1 << order);
7014         }
7015         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7016 }
7017 #endif
7018
7019 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7020 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7021 {
7022         struct zone *zone = page_zone(page);
7023         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7024         unsigned long flags;
7025         unsigned int order;
7026
7027         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7028         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7029                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7030
7031                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7032                         break;
7033         }
7034         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7035
7036         return order < MAX_ORDER;
7037 }
7038 #endif