mm, page_isolation: remove bogus tests for isolated pages
[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
792                         mt = get_freepage_migratetype(page);
793                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
794                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
795                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
796                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
797                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
798
799                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
800                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
801                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
802                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
803         }
804         spin_unlock(&zone->lock);
805 }
806
807 static void free_one_page(struct zone *zone,
808                                 struct page *page, unsigned long pfn,
809                                 unsigned int order,
810                                 int migratetype)
811 {
812         unsigned long nr_scanned;
813         spin_lock(&zone->lock);
814         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
815         if (nr_scanned)
816                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
817
818         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
819                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
820                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
821         }
822         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
823         spin_unlock(&zone->lock);
824 }
825
826 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
827 {
828         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
829                 return 0;
830         if (unlikely(!PageTail(page))) {
831                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
832                 return 1;
833         }
834         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
835                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
836                 return 1;
837         }
838         return 0;
839 }
840
841 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
842                                 unsigned long zone, int nid)
843 {
844         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
845         init_page_count(page);
846         page_mapcount_reset(page);
847         page_cpupid_reset_last(page);
848
849         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
850 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
851         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
852         if (!is_highmem_idx(zone))
853                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
854 #endif
855 }
856
857 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
858                                         int nid)
859 {
860         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
861 }
862
863 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
864 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
865 {
866         pg_data_t *pgdat;
867         int nid, zid;
868
869         if (!early_page_uninitialised(pfn))
870                 return;
871
872         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
873         pgdat = NODE_DATA(nid);
874
875         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
876                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
877
878                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
879                         break;
880         }
881         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
882 }
883 #else
884 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
885 {
886 }
887 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
888
889 /*
890  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
891  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
892  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
893  * sent to the buddy page allocator.
894  */
895 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
896 {
897         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
898         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
899
900         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
901                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
902                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
903
904                         init_reserved_page(start_pfn);
905                         SetPageReserved(page);
906                 }
907         }
908 }
909
910 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
911 {
912         bool compound = PageCompound(page);
913         int i, bad = 0;
914
915         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
916         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
917
918         trace_mm_page_free(page, order);
919         kmemcheck_free_shadow(page, order);
920         kasan_free_pages(page, order);
921
922         if (PageAnon(page))
923                 page->mapping = NULL;
924         bad += free_pages_check(page);
925         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
926                 if (compound)
927                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
928                 bad += free_pages_check(page + i);
929         }
930         if (bad)
931                 return false;
932
933         reset_page_owner(page, order);
934
935         if (!PageHighMem(page)) {
936                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
937                                            PAGE_SIZE << order);
938                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
939                                            PAGE_SIZE << order);
940         }
941         arch_free_page(page, order);
942         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
943
944         return true;
945 }
946
947 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
948 {
949         unsigned long flags;
950         int migratetype;
951         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
952
953         if (!free_pages_prepare(page, order))
954                 return;
955
956         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
957         local_irq_save(flags);
958         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
959         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
960         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
961         local_irq_restore(flags);
962 }
963
964 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
965                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
966 {
967         unsigned int nr_pages = 1 << order;
968         struct page *p = page;
969         unsigned int loop;
970
971         prefetchw(p);
972         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
973                 prefetchw(p + 1);
974                 __ClearPageReserved(p);
975                 set_page_count(p, 0);
976         }
977         __ClearPageReserved(p);
978         set_page_count(p, 0);
979
980         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
981         set_page_refcounted(page);
982         __free_pages(page, order);
983 }
984
985 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
986         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
987
988 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
989
990 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
991 {
992         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
993         int nid;
994
995         spin_lock(&early_pfn_lock);
996         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
997         if (nid < 0)
998                 nid = 0;
999         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1000
1001         return nid;
1002 }
1003 #endif
1004
1005 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1006 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1007                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1008 {
1009         int nid;
1010
1011         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1012         if (nid >= 0 && nid != node)
1013                 return false;
1014         return true;
1015 }
1016
1017 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1018 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1019 {
1020         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1021 }
1022
1023 #else
1024
1025 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1026 {
1027         return true;
1028 }
1029 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1030                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1031 {
1032         return true;
1033 }
1034 #endif
1035
1036
1037 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1038                                                         unsigned int order)
1039 {
1040         if (early_page_uninitialised(pfn))
1041                 return;
1042         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1043 }
1044
1045 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1046 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1047                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1048 {
1049         int i;
1050
1051         if (!page)
1052                 return;
1053
1054         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1055         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1056             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1057                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1058                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1059                 return;
1060         }
1061
1062         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1063                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1064 }
1065
1066 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1067 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1068 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1069
1070 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1071 {
1072         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1073                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1074 }
1075
1076 /* Initialise remaining memory on a node */
1077 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1078 {
1079         pg_data_t *pgdat = data;
1080         int nid = pgdat->node_id;
1081         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1082         unsigned long start = jiffies;
1083         unsigned long nr_pages = 0;
1084         unsigned long walk_start, walk_end;
1085         int i, zid;
1086         struct zone *zone;
1087         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1088         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1089
1090         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1091                 pgdat_init_report_one_done();
1092                 return 0;
1093         }
1094
1095         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1096         if (!cpumask_empty(cpumask))
1097                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1098
1099         /* Sanity check boundaries */
1100         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1101         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1102         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1103
1104         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1105         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1106                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1107                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1108                         break;
1109         }
1110
1111         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1112                 unsigned long pfn, end_pfn;
1113                 struct page *page = NULL;
1114                 struct page *free_base_page = NULL;
1115                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1116                 int nr_to_free = 0;
1117
1118                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1119                 pfn = first_init_pfn;
1120                 if (pfn < walk_start)
1121                         pfn = walk_start;
1122                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1123                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1124
1125                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1126                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1127                                 goto free_range;
1128
1129                         /*
1130                          * Ensure pfn_valid is checked every
1131                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1132                          */
1133                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1134                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1135                                         page = NULL;
1136                                         goto free_range;
1137                                 }
1138                         }
1139
1140                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1141                                 page = NULL;
1142                                 goto free_range;
1143                         }
1144
1145                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1146                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1147                                 page++;
1148                         } else {
1149                                 nr_pages += nr_to_free;
1150                                 deferred_free_range(free_base_page,
1151                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1152                                 free_base_page = NULL;
1153                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1154
1155                                 page = pfn_to_page(pfn);
1156                                 cond_resched();
1157                         }
1158
1159                         if (page->flags) {
1160                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1161                                 goto free_range;
1162                         }
1163
1164                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1165                         if (!free_base_page) {
1166                                 free_base_page = page;
1167                                 free_base_pfn = pfn;
1168                                 nr_to_free = 0;
1169                         }
1170                         nr_to_free++;
1171
1172                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1173                         continue;
1174 free_range:
1175                         /* Free the current block of pages to allocator */
1176                         nr_pages += nr_to_free;
1177                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1178                                                                 nr_to_free);
1179                         free_base_page = NULL;
1180                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1181                 }
1182
1183                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1184         }
1185
1186         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1187         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1188
1189         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1190                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1191
1192         pgdat_init_report_one_done();
1193         return 0;
1194 }
1195
1196 void __init page_alloc_init_late(void)
1197 {
1198         int nid;
1199
1200         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1201         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1202         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1203                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1204         }
1205
1206         /* Block until all are initialised */
1207         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1208
1209         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1210         files_maxfiles_init();
1211 }
1212 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1213
1214 #ifdef CONFIG_CMA
1215 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1216 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1217 {
1218         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1219         struct page *p = page;
1220
1221         do {
1222                 __ClearPageReserved(p);
1223                 set_page_count(p, 0);
1224         } while (++p, --i);
1225
1226         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1227
1228         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1229                 i = pageblock_nr_pages;
1230                 p = page;
1231                 do {
1232                         set_page_refcounted(p);
1233                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1234                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1235                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1236         } else {
1237                 set_page_refcounted(page);
1238                 __free_pages(page, pageblock_order);
1239         }
1240
1241         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1242 }
1243 #endif
1244
1245 /*
1246  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1247  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1248  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1249  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1250  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1251  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1252  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1253  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1254  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1255  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1256  *
1257  * -- nyc
1258  */
1259 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1260         int low, int high, struct free_area *area,
1261         int migratetype)
1262 {
1263         unsigned long size = 1 << high;
1264
1265         while (high > low) {
1266                 area--;
1267                 high--;
1268                 size >>= 1;
1269                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1270
1271                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1272                         debug_guardpage_enabled() &&
1273                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1274                         /*
1275                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1276                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1277                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1278                          * pages will stay not present in virtual address space
1279                          */
1280                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1281                         continue;
1282                 }
1283                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1284                 area->nr_free++;
1285                 set_page_order(&page[size], high);
1286         }
1287 }
1288
1289 /*
1290  * This page is about to be returned from the page allocator
1291  */
1292 static inline int check_new_page(struct page *page)
1293 {
1294         const char *bad_reason = NULL;
1295         unsigned long bad_flags = 0;
1296
1297         if (unlikely(page_mapcount(page)))
1298                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1299         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1300                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1301         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1302                 bad_reason = "nonzero _count";
1303         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1304                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1305                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1306         }
1307         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1308                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1309                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1310         }
1311 #ifdef CONFIG_MEMCG
1312         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1313                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1314 #endif
1315         if (unlikely(bad_reason)) {
1316                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1317                 return 1;
1318         }
1319         return 0;
1320 }
1321
1322 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1323                                                                 int alloc_flags)
1324 {
1325         int i;
1326
1327         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1328                 struct page *p = page + i;
1329                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1330                         return 1;
1331         }
1332
1333         set_page_private(page, 0);
1334         set_page_refcounted(page);
1335
1336         arch_alloc_page(page, order);
1337         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1338         kasan_alloc_pages(page, order);
1339
1340         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1341                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1342                         clear_highpage(page + i);
1343
1344         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1345                 prep_compound_page(page, order);
1346
1347         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1348
1349         /*
1350          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1351          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1352          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1353          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1354          */
1355         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1356                 set_page_pfmemalloc(page);
1357         else
1358                 clear_page_pfmemalloc(page);
1359
1360         return 0;
1361 }
1362
1363 /*
1364  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1365  * the smallest available page from the freelists
1366  */
1367 static inline
1368 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1369                                                 int migratetype)
1370 {
1371         unsigned int current_order;
1372         struct free_area *area;
1373         struct page *page;
1374
1375         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1376         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1377                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1378                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1379                         continue;
1380
1381                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1382                                                         struct page, lru);
1383                 list_del(&page->lru);
1384                 rmv_page_order(page);
1385                 area->nr_free--;
1386                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1387                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1388                 return page;
1389         }
1390
1391         return NULL;
1392 }
1393
1394
1395 /*
1396  * This array describes the order lists are fallen back to when
1397  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1398  */
1399 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1400         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1401         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1402         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1403 #ifdef CONFIG_CMA
1404         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1405 #endif
1406         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1407 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1408         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1409 #endif
1410 };
1411
1412 #ifdef CONFIG_CMA
1413 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1414                                         unsigned int order)
1415 {
1416         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1417 }
1418 #else
1419 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1420                                         unsigned int order) { return NULL; }
1421 #endif
1422
1423 /*
1424  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1425  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1426  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1427  */
1428 int move_freepages(struct zone *zone,
1429                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1430                           int migratetype)
1431 {
1432         struct page *page;
1433         unsigned long order;
1434         int pages_moved = 0;
1435
1436 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1437         /*
1438          * page_zone is not safe to call in this context when
1439          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1440          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1441          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1442          * grouping pages by mobility
1443          */
1444         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1445 #endif
1446
1447         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1448                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1449                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1450
1451                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1452                         page++;
1453                         continue;
1454                 }
1455
1456                 if (!PageBuddy(page)) {
1457                         page++;
1458                         continue;
1459                 }
1460
1461                 order = page_order(page);
1462                 list_move(&page->lru,
1463                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1464                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1465                 page += 1 << order;
1466                 pages_moved += 1 << order;
1467         }
1468
1469         return pages_moved;
1470 }
1471
1472 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1473                                 int migratetype)
1474 {
1475         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1476         struct page *start_page, *end_page;
1477
1478         start_pfn = page_to_pfn(page);
1479         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1480         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1481         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1482         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1483
1484         /* Do not cross zone boundaries */
1485         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1486                 start_page = page;
1487         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1488                 return 0;
1489
1490         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1491 }
1492
1493 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1494                                         int start_order, int migratetype)
1495 {
1496         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1497
1498         while (nr_pageblocks--) {
1499                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1500                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1501         }
1502 }
1503
1504 /*
1505  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1506  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1507  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1508  *
1509  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1510  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1511  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1512  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1513  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1514  * pageblocks.
1515  */
1516 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1517 {
1518         /*
1519          * Leaving this order check is intended, although there is
1520          * relaxed order check in next check. The reason is that
1521          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1522          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1523          * so could be changed anytime.
1524          */
1525         if (order >= pageblock_order)
1526                 return true;
1527
1528         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1529                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1530                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1531                 page_group_by_mobility_disabled)
1532                 return true;
1533
1534         return false;
1535 }
1536
1537 /*
1538  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1539  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1540  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1541  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1542  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1543  */
1544 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1545                                                           int start_type)
1546 {
1547         int current_order = page_order(page);
1548         int pages;
1549
1550         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1551         if (current_order >= pageblock_order) {
1552                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1553                 return;
1554         }
1555
1556         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1557
1558         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1559         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1560                         page_group_by_mobility_disabled)
1561                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1562 }
1563
1564 /*
1565  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1566  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1567  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1568  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1569  */
1570 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1571                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1572 {
1573         int i;
1574         int fallback_mt;
1575
1576         if (area->nr_free == 0)
1577                 return -1;
1578
1579         *can_steal = false;
1580         for (i = 0;; i++) {
1581                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1582                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1583                         break;
1584
1585                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1586                         continue;
1587
1588                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1589                         *can_steal = true;
1590
1591                 if (!only_stealable)
1592                         return fallback_mt;
1593
1594                 if (*can_steal)
1595                         return fallback_mt;
1596         }
1597
1598         return -1;
1599 }
1600
1601 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1602 static inline struct page *
1603 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1604 {
1605         struct free_area *area;
1606         unsigned int current_order;
1607         struct page *page;
1608         int fallback_mt;
1609         bool can_steal;
1610
1611         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1612         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1613                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1614                                 --current_order) {
1615                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1616                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1617                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1618                 if (fallback_mt == -1)
1619                         continue;
1620
1621                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1622                                                 struct page, lru);
1623                 if (can_steal)
1624                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1625
1626                 /* Remove the page from the freelists */
1627                 area->nr_free--;
1628                 list_del(&page->lru);
1629                 rmv_page_order(page);
1630
1631                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1632                                         start_migratetype);
1633                 /*
1634                  * The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1635                  * migratetype depending on the decisions in
1636                  * try_to_steal_freepages(). This is OK as long as it
1637                  * does not differ for MIGRATE_CMA pageblocks. For CMA
1638                  * we need to make sure unallocated pages flushed from
1639                  * pcp lists are returned to the correct freelist.
1640                  */
1641                 set_freepage_migratetype(page, start_migratetype);
1642
1643                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1644                         start_migratetype, fallback_mt);
1645
1646                 return page;
1647         }
1648
1649         return NULL;
1650 }
1651
1652 /*
1653  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1654  * Call me with the zone->lock already held.
1655  */
1656 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1657                                                 int migratetype)
1658 {
1659         struct page *page;
1660
1661 retry_reserve:
1662         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1663
1664         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1665                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1666                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1667
1668                 if (!page)
1669                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1670
1671                 /*
1672                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1673                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1674                  * and we want just one call site
1675                  */
1676                 if (!page) {
1677                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1678                         goto retry_reserve;
1679                 }
1680         }
1681
1682         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1683         return page;
1684 }
1685
1686 /*
1687  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1688  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1689  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1690  */
1691 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1692                         unsigned long count, struct list_head *list,
1693                         int migratetype, bool cold)
1694 {
1695         int i;
1696
1697         spin_lock(&zone->lock);
1698         for (i = 0; i < count; ++i) {
1699                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1700                 if (unlikely(page == NULL))
1701                         break;
1702
1703                 /*
1704                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1705                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1706                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1707                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1708                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1709                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1710                  * properly.
1711                  */
1712                 if (likely(!cold))
1713                         list_add(&page->lru, list);
1714                 else
1715                         list_add_tail(&page->lru, list);
1716                 list = &page->lru;
1717                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1718                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1719                                               -(1 << order));
1720         }
1721         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1722         spin_unlock(&zone->lock);
1723         return i;
1724 }
1725
1726 #ifdef CONFIG_NUMA
1727 /*
1728  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1729  * currently executing processor on remote nodes after they have
1730  * expired.
1731  *
1732  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1733  * a single processor.
1734  */
1735 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1736 {
1737         unsigned long flags;
1738         int to_drain, batch;
1739
1740         local_irq_save(flags);
1741         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1742         to_drain = min(pcp->count, batch);
1743         if (to_drain > 0) {
1744                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1745                 pcp->count -= to_drain;
1746         }
1747         local_irq_restore(flags);
1748 }
1749 #endif
1750
1751 /*
1752  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1753  *
1754  * The processor must either be the current processor and the
1755  * thread pinned to the current processor or a processor that
1756  * is not online.
1757  */
1758 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1759 {
1760         unsigned long flags;
1761         struct per_cpu_pageset *pset;
1762         struct per_cpu_pages *pcp;
1763
1764         local_irq_save(flags);
1765         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1766
1767         pcp = &pset->pcp;
1768         if (pcp->count) {
1769                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1770                 pcp->count = 0;
1771         }
1772         local_irq_restore(flags);
1773 }
1774
1775 /*
1776  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1777  *
1778  * The processor must either be the current processor and the
1779  * thread pinned to the current processor or a processor that
1780  * is not online.
1781  */
1782 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1783 {
1784         struct zone *zone;
1785
1786         for_each_populated_zone(zone) {
1787                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1788         }
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1793  *
1794  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1795  * the single zone's pages.
1796  */
1797 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1798 {
1799         int cpu = smp_processor_id();
1800
1801         if (zone)
1802                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1803         else
1804                 drain_pages(cpu);
1805 }
1806
1807 /*
1808  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1809  *
1810  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1811  *
1812  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1813  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1814  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1815  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1816  * before the call to on_each_cpu_mask().
1817  */
1818 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1819 {
1820         int cpu;
1821
1822         /*
1823          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1824          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1825          */
1826         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1827
1828         /*
1829          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1830          * as offline notification will cause the notified
1831          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1832          * disables preemption as part of its processing
1833          */
1834         for_each_online_cpu(cpu) {
1835                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1836                 struct zone *z;
1837                 bool has_pcps = false;
1838
1839                 if (zone) {
1840                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1841                         if (pcp->pcp.count)
1842                                 has_pcps = true;
1843                 } else {
1844                         for_each_populated_zone(z) {
1845                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1846                                 if (pcp->pcp.count) {
1847                                         has_pcps = true;
1848                                         break;
1849                                 }
1850                         }
1851                 }
1852
1853                 if (has_pcps)
1854                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1855                 else
1856                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1857         }
1858         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1859                                                                 zone, 1);
1860 }
1861
1862 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1863
1864 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1865 {
1866         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1867         unsigned long flags;
1868         unsigned int order, t;
1869         struct list_head *curr;
1870
1871         if (zone_is_empty(zone))
1872                 return;
1873
1874         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1875
1876         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1877         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1878                 if (pfn_valid(pfn)) {
1879                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1880
1881                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1882                                 swsusp_unset_page_free(page);
1883                 }
1884
1885         for_each_migratetype_order(order, t) {
1886                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1887                         unsigned long i;
1888
1889                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1890                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1891                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1892                 }
1893         }
1894         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1895 }
1896 #endif /* CONFIG_PM */
1897
1898 /*
1899  * Free a 0-order page
1900  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1901  */
1902 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1903 {
1904         struct zone *zone = page_zone(page);
1905         struct per_cpu_pages *pcp;
1906         unsigned long flags;
1907         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1908         int migratetype;
1909
1910         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1911                 return;
1912
1913         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1914         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1915         local_irq_save(flags);
1916         __count_vm_event(PGFREE);
1917
1918         /*
1919          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1920          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1921          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1922          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1923          * excessively into the page allocator
1924          */
1925         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1926                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1927                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1928                         goto out;
1929                 }
1930                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1931         }
1932
1933         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1934         if (!cold)
1935                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1936         else
1937                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1938         pcp->count++;
1939         if (pcp->count >= pcp->high) {
1940                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1941                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1942                 pcp->count -= batch;
1943         }
1944
1945 out:
1946         local_irq_restore(flags);
1947 }
1948
1949 /*
1950  * Free a list of 0-order pages
1951  */
1952 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1953 {
1954         struct page *page, *next;
1955
1956         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1957                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1958                 free_hot_cold_page(page, cold);
1959         }
1960 }
1961
1962 /*
1963  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1964  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1965  * Each sub-page must be freed individually.
1966  *
1967  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1968  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1969  */
1970 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1971 {
1972         int i;
1973         gfp_t gfp_mask;
1974
1975         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1976         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1977
1978 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1979         /*
1980          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1981          * otherwise free the whole shadow.
1982          */
1983         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1984                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1985 #endif
1986
1987         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
1988         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
1989         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1990                 set_page_refcounted(page + i);
1991                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
1992         }
1993 }
1994 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1995
1996 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1997 {
1998         unsigned long watermark;
1999         struct zone *zone;
2000         int mt;
2001
2002         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2003
2004         zone = page_zone(page);
2005         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2006
2007         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2008                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2009                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2010                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2011                         return 0;
2012
2013                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2014         }
2015
2016         /* Remove page from free list */
2017         list_del(&page->lru);
2018         zone->free_area[order].nr_free--;
2019         rmv_page_order(page);
2020
2021         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2022
2023         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2024         if (order >= pageblock_order - 1) {
2025                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2026                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2027                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2028                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2029                                 set_pageblock_migratetype(page,
2030                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2031                 }
2032         }
2033
2034
2035         return 1UL << order;
2036 }
2037
2038 /*
2039  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2040  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2041  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2042  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2043  * are enabled.
2044  *
2045  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2046  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2047  */
2048 int split_free_page(struct page *page)
2049 {
2050         unsigned int order;
2051         int nr_pages;
2052
2053         order = page_order(page);
2054
2055         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2056         if (!nr_pages)
2057                 return 0;
2058
2059         /* Split into individual pages */
2060         set_page_refcounted(page);
2061         split_page(page, order);
2062         return nr_pages;
2063 }
2064
2065 /*
2066  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2067  */
2068 static inline
2069 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2070                         struct zone *zone, unsigned int order,
2071                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2072 {
2073         unsigned long flags;
2074         struct page *page;
2075         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2076
2077         if (likely(order == 0)) {
2078                 struct per_cpu_pages *pcp;
2079                 struct list_head *list;
2080
2081                 local_irq_save(flags);
2082                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2083                 list = &pcp->lists[migratetype];
2084                 if (list_empty(list)) {
2085                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2086                                         pcp->batch, list,
2087                                         migratetype, cold);
2088                         if (unlikely(list_empty(list)))
2089                                 goto failed;
2090                 }
2091
2092                 if (cold)
2093                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
2094                 else
2095                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
2096
2097                 list_del(&page->lru);
2098                 pcp->count--;
2099         } else {
2100                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2101                         /*
2102                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2103                          *
2104                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2105                          * properly detect and handle allocation failures.
2106                          *
2107                          * We most definitely don't want callers attempting to
2108                          * allocate greater than order-1 page units with
2109                          * __GFP_NOFAIL.
2110                          */
2111                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2112                 }
2113                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2114                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2115                 spin_unlock(&zone->lock);
2116                 if (!page)
2117                         goto failed;
2118                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2119                                           get_freepage_migratetype(page));
2120         }
2121
2122         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2123         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2124             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2125                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2126
2127         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2128         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2129         local_irq_restore(flags);
2130
2131         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2132         return page;
2133
2134 failed:
2135         local_irq_restore(flags);
2136         return NULL;
2137 }
2138
2139 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2140
2141 static struct {
2142         struct fault_attr attr;
2143
2144         u32 ignore_gfp_highmem;
2145         u32 ignore_gfp_wait;
2146         u32 min_order;
2147 } fail_page_alloc = {
2148         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2149         .ignore_gfp_wait = 1,
2150         .ignore_gfp_highmem = 1,
2151         .min_order = 1,
2152 };
2153
2154 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2155 {
2156         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2157 }
2158 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2159
2160 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2161 {
2162         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2163                 return false;
2164         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2165                 return false;
2166         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2167                 return false;
2168         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
2169                 return false;
2170
2171         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2172 }
2173
2174 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2175
2176 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2177 {
2178         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2179         struct dentry *dir;
2180
2181         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2182                                         &fail_page_alloc.attr);
2183         if (IS_ERR(dir))
2184                 return PTR_ERR(dir);
2185
2186         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2187                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
2188                 goto fail;
2189         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2190                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2191                 goto fail;
2192         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2193                                 &fail_page_alloc.min_order))
2194                 goto fail;
2195
2196         return 0;
2197 fail:
2198         debugfs_remove_recursive(dir);
2199
2200         return -ENOMEM;
2201 }
2202
2203 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2204
2205 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2206
2207 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2208
2209 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2210 {
2211         return false;
2212 }
2213
2214 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2215
2216 /*
2217  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
2218  * of the allocation.
2219  */
2220 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2221                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2222                         long free_pages)
2223 {
2224         /* free_pages may go negative - that's OK */
2225         long min = mark;
2226         int o;
2227         long free_cma = 0;
2228
2229         free_pages -= (1 << order) - 1;
2230         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2231                 min -= min / 2;
2232         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
2233                 min -= min / 4;
2234 #ifdef CONFIG_CMA
2235         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2236         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2237                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2238 #endif
2239
2240         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2241                 return false;
2242         for (o = 0; o < order; o++) {
2243                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
2244                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
2245
2246                 /* Require fewer higher order pages to be free */
2247                 min >>= 1;
2248
2249                 if (free_pages <= min)
2250                         return false;
2251         }
2252         return true;
2253 }
2254
2255 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2256                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2257 {
2258         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2259                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2260 }
2261
2262 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2263                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
2264 {
2265         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2266
2267         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2268                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2269
2270         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2271                                                                 free_pages);
2272 }
2273
2274 #ifdef CONFIG_NUMA
2275 /*
2276  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
2277  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
2278  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
2279  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
2280  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
2281  *
2282  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
2283  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
2284  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
2285  *
2286  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
2287  * nothing and returns NULL.
2288  *
2289  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
2290  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
2291  *
2292  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
2293  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
2294  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
2295  * quickly as we can.
2296  */
2297 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2298 {
2299         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2300         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
2301
2302         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2303         if (!zlc)
2304                 return NULL;
2305
2306         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
2307                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2308                 zlc->last_full_zap = jiffies;
2309         }
2310
2311         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
2312                                         &cpuset_current_mems_allowed :
2313                                         &node_states[N_MEMORY];
2314         return allowednodes;
2315 }
2316
2317 /*
2318  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
2319  * if it is worth looking at further for free memory:
2320  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
2321  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
2322  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
2323  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
2324  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
2325  * else return false (zero) if it is not.
2326  *
2327  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
2328  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
2329  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
2330  * be considered full for up to one second by all requests, unless
2331  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
2332  * into the second scan of the zonelist.
2333  *
2334  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
2335  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
2336  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
2337  * unturned looking for a free page.
2338  */
2339 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2340                                                 nodemask_t *allowednodes)
2341 {
2342         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2343         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2344         int n;                          /* node that zone *z is on */
2345
2346         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2347         if (!zlc)
2348                 return 1;
2349
2350         i = z - zonelist->_zonerefs;
2351         n = zlc->z_to_n[i];
2352
2353         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
2354         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
2355 }
2356
2357 /*
2358  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
2359  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
2360  * from that zone don't waste time re-examining it.
2361  */
2362 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2363 {
2364         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2365         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2366
2367         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2368         if (!zlc)
2369                 return;
2370
2371         i = z - zonelist->_zonerefs;
2372
2373         set_bit(i, zlc->fullzones);
2374 }
2375
2376 /*
2377  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
2378  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
2379  */
2380 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2381 {
2382         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2383
2384         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2385         if (!zlc)
2386                 return;
2387
2388         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2389 }
2390
2391 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2392 {
2393         return local_zone->node == zone->node;
2394 }
2395
2396 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2397 {
2398         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2399                                 RECLAIM_DISTANCE;
2400 }
2401
2402 #else   /* CONFIG_NUMA */
2403
2404 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2405 {
2406         return NULL;
2407 }
2408
2409 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2410                                 nodemask_t *allowednodes)
2411 {
2412         return 1;
2413 }
2414
2415 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2416 {
2417 }
2418
2419 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2420 {
2421 }
2422
2423 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2424 {
2425         return true;
2426 }
2427
2428 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2429 {
2430         return true;
2431 }
2432
2433 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2434
2435 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2436 {
2437         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2438
2439         do {
2440                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2441                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2442                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2443                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2444         } while (zone++ != preferred_zone);
2445 }
2446
2447 /*
2448  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2449  * a page.
2450  */
2451 static struct page *
2452 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2453                                                 const struct alloc_context *ac)
2454 {
2455         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2456         struct zoneref *z;
2457         struct page *page = NULL;
2458         struct zone *zone;
2459         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2460         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2461         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2462         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2463                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2464         int nr_fair_skipped = 0;
2465         bool zonelist_rescan;
2466
2467 zonelist_scan:
2468         zonelist_rescan = false;
2469
2470         /*
2471          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2472          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2473          */
2474         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2475                                                                 ac->nodemask) {
2476                 unsigned long mark;
2477
2478                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2479                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2480                                 continue;
2481                 if (cpusets_enabled() &&
2482                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2483                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2484                                 continue;
2485                 /*
2486                  * Distribute pages in proportion to the individual
2487                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2488                  * page was allocated in should have no effect on the
2489                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2490                  */
2491                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2492                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2493                                 break;
2494                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2495                                 nr_fair_skipped++;
2496                                 continue;
2497                         }
2498                 }
2499                 /*
2500                  * When allocating a page cache page for writing, we
2501                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2502                  * limit, such that no single zone holds more than its
2503                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2504                  * The dirty limits take into account the zone's
2505                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2506                  * should be able to balance it without having to
2507                  * write pages from its LRU list.
2508                  *
2509                  * This may look like it could increase pressure on
2510                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2511                  * before they are full.  But the pages that do spill
2512                  * over are limited as the lower zones are protected
2513                  * by this very same mechanism.  It should not become
2514                  * a practical burden to them.
2515                  *
2516                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2517                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2518                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2519                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2520                  * zones are together not big enough to reach the
2521                  * global limit.  The proper fix for these situations
2522                  * will require awareness of zones in the
2523                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2524                  */
2525                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2526                         continue;
2527
2528                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2529                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2530                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2531                         int ret;
2532
2533                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2534                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2535                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2536                                 goto try_this_zone;
2537
2538                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2539                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2540                                 /*
2541                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2542                                  * and before considering the first zone allowed
2543                                  * by the cpuset.
2544                                  */
2545                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2546                                 zlc_active = 1;
2547                                 did_zlc_setup = 1;
2548                         }
2549
2550                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2551                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2552                                 goto this_zone_full;
2553
2554                         /*
2555                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2556                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2557                          */
2558                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2559                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2560                                 continue;
2561
2562                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2563                         switch (ret) {
2564                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2565                                 /* did not scan */
2566                                 continue;
2567                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2568                                 /* scanned but unreclaimable */
2569                                 continue;
2570                         default:
2571                                 /* did we reclaim enough */
2572                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2573                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2574                                         goto try_this_zone;
2575
2576                                 /*
2577                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2578                                  * Only mark the zone full if checking the min
2579                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2580                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2581                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2582                                  * when the watermark is between the low and
2583                                  * min watermarks.
2584                                  */
2585                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2586                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2587                                         goto this_zone_full;
2588
2589                                 continue;
2590                         }
2591                 }
2592
2593 try_this_zone:
2594                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2595                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2596                 if (page) {
2597                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2598                                 goto try_this_zone;
2599                         return page;
2600                 }
2601 this_zone_full:
2602                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2603                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2604         }
2605
2606         /*
2607          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2608          * local node.  However, the local node might have free pages left
2609          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2610          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2611          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2612          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2613          */
2614         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2615                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2616                 if (nr_fair_skipped) {
2617                         zonelist_rescan = true;
2618                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2619                 }
2620                 if (nr_online_nodes > 1)
2621                         zonelist_rescan = true;
2622         }
2623
2624         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2625                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2626                 zlc_active = 0;
2627                 zonelist_rescan = true;
2628         }
2629
2630         if (zonelist_rescan)
2631                 goto zonelist_scan;
2632
2633         return NULL;
2634 }
2635
2636 /*
2637  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2638  * meminfo in irq context.
2639  */
2640 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2641 {
2642         bool ret = false;
2643
2644 #if NODES_SHIFT > 8
2645         ret = in_interrupt();
2646 #endif
2647         return ret;
2648 }
2649
2650 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2651                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2652                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2653
2654 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2655 {
2656         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2657
2658         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2659             debug_guardpage_minorder() > 0)
2660                 return;
2661
2662         /*
2663          * This documents exceptions given to allocations in certain
2664          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2665          * of allowed nodes.
2666          */
2667         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2668                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2669                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2670                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2671         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2672                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2673
2674         if (fmt) {
2675                 struct va_format vaf;
2676                 va_list args;
2677
2678                 va_start(args, fmt);
2679
2680                 vaf.fmt = fmt;
2681                 vaf.va = &args;
2682
2683                 pr_warn("%pV", &vaf);
2684
2685                 va_end(args);
2686         }
2687
2688         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2689                 current->comm, order, gfp_mask);
2690
2691         dump_stack();
2692         if (!should_suppress_show_mem())
2693                 show_mem(filter);
2694 }
2695
2696 static inline struct page *
2697 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2698         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2699 {
2700         struct oom_control oc = {
2701                 .zonelist = ac->zonelist,
2702                 .nodemask = ac->nodemask,
2703                 .gfp_mask = gfp_mask,
2704                 .order = order,
2705         };
2706         struct page *page;
2707
2708         *did_some_progress = 0;
2709
2710         /*
2711          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2712          * making progress for us.
2713          */
2714         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2715                 *did_some_progress = 1;
2716                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2717                 return NULL;
2718         }
2719
2720         /*
2721          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2722          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2723          * we're still under heavy pressure.
2724          */
2725         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2726                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2727         if (page)
2728                 goto out;
2729
2730         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2731                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2732                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2733                         goto out;
2734                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2735                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2736                         goto out;
2737                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2738                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2739                         goto out;
2740                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2741                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2742                         /*
2743                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2744                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2745                          * keep looping as per tradition.
2746                          */
2747                         *did_some_progress = 1;
2748                         goto out;
2749                 }
2750                 if (pm_suspended_storage())
2751                         goto out;
2752                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2753                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2754                         goto out;
2755         }
2756         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2757         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2758                 *did_some_progress = 1;
2759 out:
2760         mutex_unlock(&oom_lock);
2761         return page;
2762 }
2763
2764 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2765 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2766 static struct page *
2767 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2768                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2769                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2770                 bool *deferred_compaction)
2771 {
2772         unsigned long compact_result;
2773         struct page *page;
2774
2775         if (!order)
2776                 return NULL;
2777
2778         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2779         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2780                                                 mode, contended_compaction);
2781         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2782
2783         switch (compact_result) {
2784         case COMPACT_DEFERRED:
2785                 *deferred_compaction = true;
2786                 /* fall-through */
2787         case COMPACT_SKIPPED:
2788                 return NULL;
2789         default:
2790                 break;
2791         }
2792
2793         /*
2794          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2795          * count a compaction stall
2796          */
2797         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2798
2799         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2800                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2801
2802         if (page) {
2803                 struct zone *zone = page_zone(page);
2804
2805                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2806                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2807                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2808                 return page;
2809         }
2810
2811         /*
2812          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2813          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2814          */
2815         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2816
2817         cond_resched();
2818
2819         return NULL;
2820 }
2821 #else
2822 static inline struct page *
2823 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2824                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2825                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2826                 bool *deferred_compaction)
2827 {
2828         return NULL;
2829 }
2830 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2831
2832 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2833 static int
2834 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2835                                         const struct alloc_context *ac)
2836 {
2837         struct reclaim_state reclaim_state;
2838         int progress;
2839
2840         cond_resched();
2841
2842         /* We now go into synchronous reclaim */
2843         cpuset_memory_pressure_bump();
2844         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2845         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2846         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2847         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2848
2849         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2850                                                                 ac->nodemask);
2851
2852         current->reclaim_state = NULL;
2853         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2854         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2855
2856         cond_resched();
2857
2858         return progress;
2859 }
2860
2861 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2862 static inline struct page *
2863 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2864                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2865                 unsigned long *did_some_progress)
2866 {
2867         struct page *page = NULL;
2868         bool drained = false;
2869
2870         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2871         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2872                 return NULL;
2873
2874         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2875         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2876                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2877
2878 retry:
2879         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2880                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2881
2882         /*
2883          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2884          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2885          */
2886         if (!page && !drained) {
2887                 drain_all_pages(NULL);
2888                 drained = true;
2889                 goto retry;
2890         }
2891
2892         return page;
2893 }
2894
2895 /*
2896  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2897  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2898  */
2899 static inline struct page *
2900 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2901                                 const struct alloc_context *ac)
2902 {
2903         struct page *page;
2904
2905         do {
2906                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2907                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2908
2909                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2910                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2911                                                                         HZ/50);
2912         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2913
2914         return page;
2915 }
2916
2917 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2918 {
2919         struct zoneref *z;
2920         struct zone *zone;
2921
2922         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2923                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2924                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2925 }
2926
2927 static inline int
2928 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2929 {
2930         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2931         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2932
2933         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2934         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2935
2936         /*
2937          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2938          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2939          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2940          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2941          */
2942         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2943
2944         if (atomic) {
2945                 /*
2946                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2947                  * if it can't schedule.
2948                  */
2949                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2950                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2951                 /*
2952                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2953                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2954                  */
2955                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2956         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2957                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2958
2959         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2960                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2961                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2962                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2963                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2964                 else if (!in_interrupt() &&
2965                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2966                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2967                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2968         }
2969 #ifdef CONFIG_CMA
2970         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2971                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2972 #endif
2973         return alloc_flags;
2974 }
2975
2976 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2977 {
2978         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2979 }
2980
2981 static inline struct page *
2982 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2983                                                 struct alloc_context *ac)
2984 {
2985         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2986         struct page *page = NULL;
2987         int alloc_flags;
2988         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2989         unsigned long did_some_progress;
2990         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2991         bool deferred_compaction = false;
2992         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2993
2994         /*
2995          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2996          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2997          * be using allocators in order of preference for an area that is
2998          * too large.
2999          */
3000         if (order >= MAX_ORDER) {
3001                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3002                 return NULL;
3003         }
3004
3005         /*
3006          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3007          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3008          * speculative node-specific allocation.
3009          */
3010         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !wait)
3011                 goto nopage;
3012
3013 retry:
3014         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
3015                 wake_all_kswapds(order, ac);
3016
3017         /*
3018          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3019          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3020          * to how we want to proceed.
3021          */
3022         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3023
3024         /*
3025          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3026          * cpusets.
3027          */
3028         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3029                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3030                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3031                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3032                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3033         }
3034
3035         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3036         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3037                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3038         if (page)
3039                 goto got_pg;
3040
3041         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3042         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3043                 /*
3044                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3045                  * the allocation is high priority and these type of
3046                  * allocations are system rather than user orientated
3047                  */
3048                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3049
3050                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
3051
3052                 if (page) {
3053                         goto got_pg;
3054                 }
3055         }
3056
3057         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
3058         if (!wait) {
3059                 /*
3060                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
3061                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
3062                  * type of allocation to fail.
3063                  */
3064                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3065                 goto nopage;
3066         }
3067
3068         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3069         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3070                 goto nopage;
3071
3072         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3073         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3074                 goto nopage;
3075
3076         /*
3077          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3078          * attempts after direct reclaim are synchronous
3079          */
3080         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3081                                         migration_mode,
3082                                         &contended_compaction,
3083                                         &deferred_compaction);
3084         if (page)
3085                 goto got_pg;
3086
3087         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3088         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
3089                 /*
3090                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3091                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3092                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3093                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3094                  * instead of entering direct reclaim.
3095                  */
3096                 if (deferred_compaction)
3097                         goto nopage;
3098
3099                 /*
3100                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3101                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3102                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3103                  * so we fallback to base pages instead.
3104                  */
3105                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3106                         goto nopage;
3107
3108                 /*
3109                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3110                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3111                  * khugepaged trying to collapse.
3112                  */
3113                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3114                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3115                         goto nopage;
3116         }
3117
3118         /*
3119          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3120          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3121          * khugepaged trying to collapse.
3122          */
3123         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
3124                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
3125                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3126
3127         /* Try direct reclaim and then allocating */
3128         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3129                                                         &did_some_progress);
3130         if (page)
3131                 goto got_pg;
3132
3133         /* Do not loop if specifically requested */
3134         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3135                 goto noretry;
3136
3137         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3138         pages_reclaimed += did_some_progress;
3139         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3140             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3141                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3142                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3143                 goto retry;
3144         }
3145
3146         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3147         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3148         if (page)
3149                 goto got_pg;
3150
3151         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3152         if (did_some_progress)
3153                 goto retry;
3154
3155 noretry:
3156         /*
3157          * High-order allocations do not necessarily loop after
3158          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3159          * being called after reclaim so call directly if necessary
3160          */
3161         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3162                                             ac, migration_mode,
3163                                             &contended_compaction,
3164                                             &deferred_compaction);
3165         if (page)
3166                 goto got_pg;
3167 nopage:
3168         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3169 got_pg:
3170         return page;
3171 }
3172
3173 /*
3174  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3175  */
3176 struct page *
3177 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3178                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3179 {
3180         struct zoneref *preferred_zoneref;
3181         struct page *page = NULL;
3182         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3183         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3184         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3185         struct alloc_context ac = {
3186                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3187                 .nodemask = nodemask,
3188                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3189         };
3190
3191         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3192
3193         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3194
3195         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
3196
3197         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3198                 return NULL;
3199
3200         /*
3201          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3202          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3203          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3204          */
3205         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3206                 return NULL;
3207
3208         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3209                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3210
3211 retry_cpuset:
3212         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3213
3214         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3215         ac.zonelist = zonelist;
3216         /* The preferred zone is used for statistics later */
3217         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3218                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3219                                 &ac.preferred_zone);
3220         if (!ac.preferred_zone)
3221                 goto out;
3222         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3223
3224         /* First allocation attempt */
3225         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3226         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3227         if (unlikely(!page)) {
3228                 /*
3229                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3230                  * can deadlock because I/O on the device might not
3231                  * complete.
3232                  */
3233                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3234
3235                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3236         }
3237
3238         if (kmemcheck_enabled && page)
3239                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3240
3241         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3242
3243 out:
3244         /*
3245          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3246          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3247          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3248          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3249          */
3250         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3251                 goto retry_cpuset;
3252
3253         return page;
3254 }
3255 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3256
3257 /*
3258  * Common helper functions.
3259  */
3260 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3261 {
3262         struct page *page;
3263
3264         /*
3265          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3266          * a highmem page
3267          */
3268         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3269
3270         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3271         if (!page)
3272                 return 0;
3273         return (unsigned long) page_address(page);
3274 }
3275 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3276
3277 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3278 {
3279         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3280 }
3281 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3282
3283 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3284 {
3285         if (put_page_testzero(page)) {
3286                 if (order == 0)
3287                         free_hot_cold_page(page, false);
3288                 else
3289                         __free_pages_ok(page, order);
3290         }
3291 }
3292
3293 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3294
3295 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3296 {
3297         if (addr != 0) {
3298                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3299                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3300         }
3301 }
3302
3303 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3304
3305 /*
3306  * Page Fragment:
3307  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3308  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3309  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3310  *
3311  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3312  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3313  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3314  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3315  */
3316 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3317                                        gfp_t gfp_mask)
3318 {
3319         struct page *page = NULL;
3320         gfp_t gfp = gfp_mask;
3321
3322 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3323         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3324                     __GFP_NOMEMALLOC;
3325         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3326                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3327         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3328 #endif
3329         if (unlikely(!page))
3330                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3331
3332         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3333
3334         return page;
3335 }
3336
3337 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3338                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3339 {
3340         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3341         struct page *page;
3342         int offset;
3343
3344         if (unlikely(!nc->va)) {
3345 refill:
3346                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3347                 if (!page)
3348                         return NULL;
3349
3350 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3351                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3352                 size = nc->size;
3353 #endif
3354                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3355                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3356                  */
3357                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3358
3359                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3360                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3361                 nc->pagecnt_bias = size;
3362                 nc->offset = size;
3363         }
3364
3365         offset = nc->offset - fragsz;
3366         if (unlikely(offset < 0)) {
3367                 page = virt_to_page(nc->va);
3368
3369                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3370                         goto refill;
3371
3372 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3373                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3374                 size = nc->size;
3375 #endif
3376                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3377                 atomic_set(&page->_count, size);
3378
3379                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3380                 nc->pagecnt_bias = size;
3381                 offset = size - fragsz;
3382         }
3383
3384         nc->pagecnt_bias--;
3385         nc->offset = offset;
3386
3387         return nc->va + offset;
3388 }
3389 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3390
3391 /*
3392  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3393  */
3394 void __free_page_frag(void *addr)
3395 {
3396         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3397
3398         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3399                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3400 }
3401 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3402
3403 /*
3404  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3405  * of the current memory cgroup.
3406  *
3407  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3408  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3409  */
3410 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3411 {
3412         struct page *page;
3413         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3414
3415         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3416                 return NULL;
3417         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3418         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3419         return page;
3420 }
3421
3422 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3423 {
3424         struct page *page;
3425         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3426
3427         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3428                 return NULL;
3429         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3430         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3431         return page;
3432 }
3433
3434 /*
3435  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3436  * alloc_kmem_pages.
3437  */
3438 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3439 {
3440         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3441         __free_pages(page, order);
3442 }
3443
3444 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3445 {
3446         if (addr != 0) {
3447                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3448                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3449         }
3450 }
3451
3452 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3453 {
3454         if (addr) {
3455                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3456                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3457
3458                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3459                 while (used < alloc_end) {
3460                         free_page(used);
3461                         used += PAGE_SIZE;
3462                 }
3463         }
3464         return (void *)addr;
3465 }
3466
3467 /**
3468  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3469  * @size: the number of bytes to allocate
3470  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3471  *
3472  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3473  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3474  * allocate memory in power-of-two pages.
3475  *
3476  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3477  *
3478  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3479  */
3480 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3481 {
3482         unsigned int order = get_order(size);
3483         unsigned long addr;
3484
3485         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3486         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3487 }
3488 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3489
3490 /**
3491  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3492  *                         pages on a node.
3493  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3494  * @size: the number of bytes to allocate
3495  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3496  *
3497  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3498  * back.
3499  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3500  * but is not exact.
3501  */
3502 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3503 {
3504         unsigned order = get_order(size);
3505         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3506         if (!p)
3507                 return NULL;
3508         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3509 }
3510
3511 /**
3512  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3513  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3514  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3515  *
3516  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3517  */
3518 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3519 {
3520         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3521         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3522
3523         while (addr < end) {
3524                 free_page(addr);
3525                 addr += PAGE_SIZE;
3526         }
3527 }
3528 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3529
3530 /**
3531  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3532  * @offset: The zone index of the highest zone
3533  *
3534  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3535  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3536  * zone, the number of pages is calculated as:
3537  *     managed_pages - high_pages
3538  */
3539 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3540 {
3541         struct zoneref *z;
3542         struct zone *zone;
3543
3544         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3545         unsigned long sum = 0;
3546
3547         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3548
3549         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3550                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3551                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3552                 if (size > high)
3553                         sum += size - high;
3554         }
3555
3556         return sum;
3557 }
3558
3559 /**
3560  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3561  *
3562  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3563  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3564  */
3565 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3566 {
3567         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3568 }
3569 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3570
3571 /**
3572  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3573  *
3574  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3575  * high watermark within all zones.
3576  */
3577 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3578 {
3579         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3580 }
3581
3582 static inline void show_node(struct zone *zone)
3583 {
3584         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3585                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3586 }
3587
3588 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3589 {
3590         val->totalram = totalram_pages;
3591         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3592         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3593         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3594         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3595         val->freehigh = nr_free_highpages();
3596         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3597 }
3598
3599 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3600
3601 #ifdef CONFIG_NUMA
3602 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3603 {
3604         int zone_type;          /* needs to be signed */
3605         unsigned long managed_pages = 0;
3606         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3607
3608         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3609                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3610         val->totalram = managed_pages;
3611         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3612         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3613 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3614         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3615         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3616                         NR_FREE_PAGES);
3617 #else
3618         val->totalhigh = 0;
3619         val->freehigh = 0;
3620 #endif
3621         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3622 }
3623 #endif
3624
3625 /*
3626  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3627  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3628  */
3629 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3630 {
3631         bool ret = false;
3632         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3633
3634         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3635                 goto out;
3636
3637         do {
3638                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3639                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3640         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3641 out:
3642         return ret;
3643 }
3644
3645 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3646
3647 static void show_migration_types(unsigned char type)
3648 {
3649         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3650                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3651                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3652                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3653                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3654 #ifdef CONFIG_CMA
3655                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3656 #endif
3657 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3658                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3659 #endif
3660         };
3661         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3662         char *p = tmp;
3663         int i;
3664
3665         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3666                 if (type & (1 << i))
3667                         *p++ = types[i];
3668         }
3669
3670         *p = '\0';
3671         printk("(%s) ", tmp);
3672 }
3673
3674 /*
3675  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3676  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3677  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3678  *
3679  * Bits in @filter:
3680  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3681  *   cpuset.
3682  */
3683 void show_free_areas(unsigned int filter)
3684 {
3685         unsigned long free_pcp = 0;
3686         int cpu;
3687         struct zone *zone;
3688
3689         for_each_populated_zone(zone) {
3690                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3691                         continue;
3692
3693                 for_each_online_cpu(cpu)
3694                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3695         }
3696
3697         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3698                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3699                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3700                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3701                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3702                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3703                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3704                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3705                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3706                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3707                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3708                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3709                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3710                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3711                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3712                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3713                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3714                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3715                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3716                 global_page_state(NR_SHMEM),
3717                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3718                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3719                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3720                 free_pcp,
3721                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3722
3723         for_each_populated_zone(zone) {
3724                 int i;
3725
3726                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3727                         continue;
3728
3729                 free_pcp = 0;
3730                 for_each_online_cpu(cpu)
3731                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3732
3733                 show_node(zone);
3734                 printk("%s"
3735                         " free:%lukB"
3736                         " min:%lukB"
3737                         " low:%lukB"
3738                         " high:%lukB"
3739                         " active_anon:%lukB"
3740                         " inactive_anon:%lukB"
3741                         " active_file:%lukB"
3742                         " inactive_file:%lukB"
3743                         " unevictable:%lukB"
3744                         " isolated(anon):%lukB"
3745                         " isolated(file):%lukB"
3746                         " present:%lukB"
3747                         " managed:%lukB"
3748                         " mlocked:%lukB"
3749                         " dirty:%lukB"
3750                         " writeback:%lukB"
3751                         " mapped:%lukB"
3752                         " shmem:%lukB"
3753                         " slab_reclaimable:%lukB"
3754                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3755                         " kernel_stack:%lukB"
3756                         " pagetables:%lukB"
3757                         " unstable:%lukB"
3758                         " bounce:%lukB"
3759                         " free_pcp:%lukB"
3760                         " local_pcp:%ukB"
3761                         " free_cma:%lukB"
3762                         " writeback_tmp:%lukB"
3763                         " pages_scanned:%lu"
3764                         " all_unreclaimable? %s"
3765                         "\n",
3766                         zone->name,
3767                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3768                         K(min_wmark_pages(zone)),
3769                         K(low_wmark_pages(zone)),
3770                         K(high_wmark_pages(zone)),
3771                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3772                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3773                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3774                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3775                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3776                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3777                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3778                         K(zone->present_pages),
3779                         K(zone->managed_pages),
3780                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3781                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3782                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3783                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3784                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3785                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3786                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3787                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3788                                 THREAD_SIZE / 1024,
3789                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3790                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3791                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3792                         K(free_pcp),
3793                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3794                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3795                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3796                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3797                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3798                         );
3799                 printk("lowmem_reserve[]:");
3800                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3801                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3802                 printk("\n");
3803         }
3804
3805         for_each_populated_zone(zone) {
3806                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3807                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3808
3809                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3810                         continue;
3811                 show_node(zone);
3812                 printk("%s: ", zone->name);
3813
3814                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3815                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3816                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3817                         int type;
3818
3819                         nr[order] = area->nr_free;
3820                         total += nr[order] << order;
3821
3822                         types[order] = 0;
3823                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3824                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3825                                         types[order] |= 1 << type;
3826                         }
3827                 }
3828                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3829                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3830                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3831                         if (nr[order])
3832                                 show_migration_types(types[order]);
3833                 }
3834                 printk("= %lukB\n", K(total));
3835         }
3836
3837         hugetlb_show_meminfo();
3838
3839         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3840
3841         show_swap_cache_info();
3842 }
3843
3844 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3845 {
3846         zoneref->zone = zone;
3847         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3848 }
3849
3850 /*
3851  * Builds allocation fallback zone lists.
3852  *
3853  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3854  */
3855 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3856                                 int nr_zones)
3857 {
3858         struct zone *zone;
3859         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3860
3861         do {
3862                 zone_type--;
3863                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3864                 if (populated_zone(zone)) {
3865                         zoneref_set_zone(zone,
3866                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3867                         check_highest_zone(zone_type);
3868                 }
3869         } while (zone_type);
3870
3871         return nr_zones;
3872 }
3873
3874
3875 /*
3876  *  zonelist_order:
3877  *  0 = automatic detection of better ordering.
3878  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3879  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3880  *
3881  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3882  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3883  */
3884 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3885 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3886 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3887
3888 /* zonelist order in the kernel.
3889  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3890  */
3891 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3892 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3893
3894
3895 #ifdef CONFIG_NUMA
3896 /* The value user specified ....changed by config */
3897 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3898 /* string for sysctl */
3899 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3900 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3901
3902 /*
3903  * interface for configure zonelist ordering.
3904  * command line option "numa_zonelist_order"
3905  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3906  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3907  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3908  */
3909
3910 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3911 {
3912         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3913                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3914         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3915                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3916         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3917                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3918         } else {
3919                 printk(KERN_WARNING
3920                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3921                         "%s\n", s);
3922                 return -EINVAL;
3923         }
3924         return 0;
3925 }
3926
3927 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3928 {
3929         int ret;
3930
3931         if (!s)
3932                 return 0;
3933
3934         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3935         if (ret == 0)
3936                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3937
3938         return ret;
3939 }
3940 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3941
3942 /*
3943  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3944  */
3945 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3946                 void __user *buffer, size_t *length,
3947                 loff_t *ppos)
3948 {
3949         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3950         int ret;
3951         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3952
3953         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3954         if (write) {
3955                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3956                         ret = -EINVAL;
3957                         goto out;
3958                 }
3959                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3960         }
3961         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3962         if (ret)
3963                 goto out;
3964         if (write) {
3965                 int oldval = user_zonelist_order;
3966
3967                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3968                 if (ret) {
3969                         /*
3970                          * bogus value.  restore saved string
3971                          */
3972                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3973                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3974                         user_zonelist_order = oldval;
3975                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3976                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3977                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3978                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3979                 }
3980         }
3981 out:
3982         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3983         return ret;
3984 }
3985
3986
3987 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3988 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3989
3990 /**
3991  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3992  * @node: node whose fallback list we're appending
3993  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3994  *
3995  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3996  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3997  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3998  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3999  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4000  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4001  * on them otherwise.
4002  * It returns -1 if no node is found.
4003  */
4004 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4005 {
4006         int n, val;
4007         int min_val = INT_MAX;
4008         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4009         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4010
4011         /* Use the local node if we haven't already */
4012         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4013                 node_set(node, *used_node_mask);
4014                 return node;
4015         }
4016
4017         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4018
4019                 /* Don't want a node to appear more than once */
4020                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4021                         continue;
4022
4023                 /* Use the distance array to find the distance */
4024                 val = node_distance(node, n);
4025
4026                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4027                 val += (n < node);
4028
4029                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4030                 tmp = cpumask_of_node(n);
4031                 if (!cpumask_empty(tmp))
4032                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4033
4034                 /* Slight preference for less loaded node */
4035                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4036                 val += node_load[n];
4037
4038                 if (val < min_val) {
4039                         min_val = val;
4040                         best_node = n;
4041                 }
4042         }
4043
4044         if (best_node >= 0)
4045                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4046
4047         return best_node;
4048 }
4049
4050
4051 /*
4052  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4053  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4054  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4055  */
4056 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4057 {
4058         int j;
4059         struct zonelist *zonelist;
4060
4061         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4062         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4063                 ;
4064         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4065         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4066         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4067 }
4068
4069 /*
4070  * Build gfp_thisnode zonelists
4071  */
4072 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4073 {
4074         int j;
4075         struct zonelist *zonelist;
4076
4077         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4078         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4079         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4080         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4081 }
4082
4083 /*
4084  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4085  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4086  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4087  * may still exist in local DMA zone.
4088  */
4089 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4090
4091 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4092 {
4093         int pos, j, node;
4094         int zone_type;          /* needs to be signed */
4095         struct zone *z;
4096         struct zonelist *zonelist;
4097
4098         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4099         pos = 0;
4100         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4101                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4102                         node = node_order[j];
4103                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4104                         if (populated_zone(z)) {
4105                                 zoneref_set_zone(z,
4106                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4107                                 check_highest_zone(zone_type);
4108                         }
4109                 }
4110         }
4111         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4112         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4113 }
4114
4115 #if defined(CONFIG_64BIT)
4116 /*
4117  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4118  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4119  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4120  */
4121 static int default_zonelist_order(void)
4122 {
4123         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4124 }
4125 #else
4126 /*
4127  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4128  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4129  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4130  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4131  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4132  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4133  */
4134 static int default_zonelist_order(void)
4135 {
4136         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4137 }
4138 #endif /* CONFIG_64BIT */
4139
4140 static void set_zonelist_order(void)
4141 {
4142         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4143                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4144         else
4145                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4146 }
4147
4148 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4149 {
4150         int j, node, load;
4151         enum zone_type i;
4152         nodemask_t used_mask;
4153         int local_node, prev_node;
4154         struct zonelist *zonelist;
4155         int order = current_zonelist_order;
4156
4157         /* initialize zonelists */
4158         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4159                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4160                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4161                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4162         }
4163
4164         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4165         local_node = pgdat->node_id;
4166         load = nr_online_nodes;
4167         prev_node = local_node;
4168         nodes_clear(used_mask);
4169
4170         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4171         j = 0;
4172
4173         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4174                 /*
4175                  * We don't want to pressure a particular node.
4176                  * So adding penalty to the first node in same
4177                  * distance group to make it round-robin.
4178                  */
4179                 if (node_distance(local_node, node) !=
4180                     node_distance(local_node, prev_node))
4181                         node_load[node] = load;
4182
4183                 prev_node = node;
4184                 load--;
4185                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4186                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4187                 else
4188                         node_order[j++] = node; /* remember order */
4189         }
4190
4191         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4192                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4193                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
4194         }
4195
4196         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4197 }
4198
4199 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
4200 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4201 {
4202         struct zonelist *zonelist;
4203         struct zonelist_cache *zlc;
4204         struct zoneref *z;
4205
4206         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4207         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
4208         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
4209         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
4210                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
4211 }
4212
4213 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4214 /*
4215  * Return node id of node used for "local" allocations.
4216  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4217  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4218  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4219  */
4220 int local_memory_node(int node)
4221 {
4222         struct zone *zone;
4223
4224         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4225                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4226                                    NULL,
4227                                    &zone);
4228         return zone->node;
4229 }
4230 #endif
4231
4232 #else   /* CONFIG_NUMA */
4233
4234 static void set_zonelist_order(void)
4235 {
4236         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4237 }
4238
4239 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4240 {
4241         int node, local_node;
4242         enum zone_type j;
4243         struct zonelist *zonelist;
4244
4245         local_node = pgdat->node_id;
4246
4247         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4248         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4249
4250         /*
4251          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4252          * of all the other nodes.
4253          * We don't want to pressure a particular node, so when
4254          * building the zones for node N, we make sure that the
4255          * zones coming right after the local ones are those from
4256          * node N+1 (modulo N)
4257          */
4258         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4259                 if (!node_online(node))
4260                         continue;
4261                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4262         }
4263         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4264                 if (!node_online(node))
4265                         continue;
4266                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4267         }
4268
4269         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4270         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4271 }
4272
4273 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
4274 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4275 {
4276         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
4277 }
4278
4279 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4280
4281 /*
4282  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4283  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4284  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4285  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4286  * with interrupts disabled.
4287  *
4288  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4289  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4290  * hotplugged processors.
4291  *
4292  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4293  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4294  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4295  */
4296 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4297 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4298 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4299
4300 /*
4301  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4302  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4303  */
4304 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4305
4306 /* return values int ....just for stop_machine() */
4307 static int __build_all_zonelists(void *data)
4308 {
4309         int nid;
4310         int cpu;
4311         pg_data_t *self = data;
4312
4313 #ifdef CONFIG_NUMA
4314         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4315 #endif
4316
4317         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4318                 build_zonelists(self);
4319                 build_zonelist_cache(self);
4320         }
4321
4322         for_each_online_node(nid) {
4323                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4324
4325                 build_zonelists(pgdat);
4326                 build_zonelist_cache(pgdat);
4327         }
4328
4329         /*
4330          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4331          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4332          * each zone will be allocated later when the per cpu
4333          * allocator is available.
4334          *
4335          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4336          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4337          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4338          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4339          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4340          * (a chicken-egg dilemma).
4341          */
4342         for_each_possible_cpu(cpu) {
4343                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4344
4345 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4346                 /*
4347                  * We now know the "local memory node" for each node--
4348                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4349                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4350                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4351                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4352                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4353                  */
4354                 if (cpu_online(cpu))
4355                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4356 #endif
4357         }
4358
4359         return 0;
4360 }
4361
4362 static noinline void __init
4363 build_all_zonelists_init(void)
4364 {
4365         __build_all_zonelists(NULL);
4366         mminit_verify_zonelist();
4367         cpuset_init_current_mems_allowed();
4368 }
4369
4370 /*
4371  * Called with zonelists_mutex held always
4372  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4373  *
4374  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4375  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4376  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4377  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4378  */
4379 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4380 {
4381         set_zonelist_order();
4382
4383         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4384                 build_all_zonelists_init();
4385         } else {
4386 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4387                 if (zone)
4388                         setup_zone_pageset(zone);
4389 #endif
4390                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4391                    of zonelist */
4392                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4393                 /* cpuset refresh routine should be here */
4394         }
4395         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4396         /*
4397          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4398          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4399          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4400          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4401          * disabled and enable it later
4402          */
4403         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4404                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4405         else
4406                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4407
4408         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4409                 "Total pages: %ld\n",
4410                         nr_online_nodes,
4411                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4412                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4413                         vm_total_pages);
4414 #ifdef CONFIG_NUMA
4415         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4416 #endif
4417 }
4418
4419 /*
4420  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4421  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4422  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4423  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4424  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4425  * conservative, even though it seems large.
4426  *
4427  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4428  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4429  */
4430 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4431
4432 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4433 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4434 {
4435         unsigned long size = 1;
4436
4437         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4438
4439         while (size < pages)
4440                 size <<= 1;
4441
4442         /*
4443          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4444          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4445          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4446          */
4447         size = min(size, 4096UL);
4448
4449         return max(size, 4UL);
4450 }
4451 #else
4452 /*
4453  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4454  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4455  *
4456  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4457  *
4458  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4459  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4460  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4461  *
4462  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4463  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4464  *
4465  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4466  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4467  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4468  */
4469 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4470 {
4471         return 4096UL;
4472 }
4473 #endif
4474
4475 /*
4476  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4477  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4478  * hash function before the remainder is taken.
4479  */
4480 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4481 {
4482         return ffz(~size);
4483 }
4484
4485 /*
4486  * Check if a pageblock contains reserved pages
4487  */
4488 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4489 {
4490         unsigned long pfn;
4491
4492         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4493                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4494                         return 1;
4495         }
4496         return 0;
4497 }
4498
4499 /*
4500  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4501  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4502  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4503  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4504  * blocks as reclaim kicks in
4505  */
4506 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4507 {
4508         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4509         struct page *page;
4510         unsigned long block_migratetype;
4511         int reserve;
4512         int old_reserve;
4513
4514         /*
4515          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4516          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4517          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4518          * the block.
4519          */
4520         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4521         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4522         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4523         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4524                                                         pageblock_order;
4525
4526         /*
4527          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4528          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4529          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4530          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4531          * future allocation of hugepages at runtime.
4532          */
4533         reserve = min(2, reserve);
4534         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4535
4536         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4537         if (reserve == old_reserve)
4538                 return;
4539         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4540
4541         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4542                 if (!early_page_nid_uninitialised(pfn, zone_to_nid(zone)))
4543                         return;
4544
4545                 if (!pfn_valid(pfn))
4546                         continue;
4547                 page = pfn_to_page(pfn);
4548
4549                 /* Watch out for overlapping nodes */
4550                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4551                         continue;
4552
4553                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4554
4555                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4556                 if (reserve > 0) {
4557                         /*
4558                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4559                          * them.
4560                          */
4561                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4562                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4563                                 continue;
4564
4565                         /* If this block is reserved, account for it */
4566                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4567                                 reserve--;
4568                                 continue;
4569                         }
4570
4571                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4572                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4573                                 set_pageblock_migratetype(page,
4574                                                         MIGRATE_RESERVE);
4575                                 move_freepages_block(zone, page,
4576                                                         MIGRATE_RESERVE);
4577                                 reserve--;
4578                                 continue;
4579                         }
4580                 } else if (!old_reserve) {
4581                         /*
4582                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4583                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4584                          */
4585                         break;
4586                 }
4587
4588                 /*
4589                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4590                  * take it back
4591                  */
4592                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4593                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4594                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4595                 }
4596         }
4597 }
4598
4599 /*
4600  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4601  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4602  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4603  */
4604 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4605                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4606 {
4607         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4608         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4609         unsigned long pfn;
4610         struct zone *z;
4611         unsigned long nr_initialised = 0;
4612
4613         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4614                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4615
4616         z = &pgdat->node_zones[zone];
4617         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4618                 /*
4619                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4620                  * handed to this function.  They do not
4621                  * exist on hotplugged memory.
4622                  */
4623                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4624                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4625                                 continue;
4626                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4627                                 continue;
4628                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4629                                                 &nr_initialised))
4630                                 break;
4631                 }
4632
4633                 /*
4634                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4635                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4636                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4637                  * the address space during boot when many long-lived
4638                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4639                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4640                  * setup_zone_migrate_reserve()
4641                  *
4642                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4643                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4644                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4645                  * pfn out of zone.
4646                  */
4647                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4648                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4649
4650                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4651                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4652                 } else {
4653                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4654                 }
4655         }
4656 }
4657
4658 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4659 {
4660         unsigned int order, t;
4661         for_each_migratetype_order(order, t) {
4662                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4663                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4664         }
4665 }
4666
4667 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4668 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4669         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4670 #endif
4671
4672 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4673 {
4674 #ifdef CONFIG_MMU
4675         int batch;
4676
4677         /*
4678          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4679          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4680          *
4681          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4682          */
4683         batch = zone->managed_pages / 1024;
4684         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4685                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4686         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4687         if (batch < 1)
4688                 batch = 1;
4689
4690         /*
4691          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4692          * of 2 value was found to be more likely to have
4693          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4694          *
4695          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4696          * batches of pages, one task can end up with a lot
4697          * of pages of one half of the possible page colors
4698          * and the other with pages of the other colors.
4699          */
4700         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4701
4702         return batch;
4703
4704 #else
4705         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4706          * conditions.
4707          *
4708          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4709          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4710          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4711          *
4712          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4713          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4714          * can be a significant delay between the individual batches being
4715          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4716          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4717          */
4718         return 0;
4719 #endif
4720 }
4721
4722 /*
4723  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4724  * ->batch must never be higher then ->high.
4725  * The following function updates them in a safe manner without read side
4726  * locking.
4727  *
4728  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4729  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4730  *
4731  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4732  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4733  * exist).
4734  */
4735 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4736                 unsigned long batch)
4737 {
4738        /* start with a fail safe value for batch */
4739         pcp->batch = 1;
4740         smp_wmb();
4741
4742        /* Update high, then batch, in order */
4743         pcp->high = high;
4744         smp_wmb();
4745
4746         pcp->batch = batch;
4747 }
4748
4749 /* a companion to pageset_set_high() */
4750 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4751 {
4752         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4753 }
4754
4755 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4756 {
4757         struct per_cpu_pages *pcp;
4758         int migratetype;
4759
4760         memset(p, 0, sizeof(*p));
4761
4762         pcp = &p->pcp;
4763         pcp->count = 0;
4764         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4765                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4766 }
4767
4768 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4769 {
4770         pageset_init(p);
4771         pageset_set_batch(p, batch);
4772 }
4773
4774 /*
4775  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4776  * to the value high for the pageset p.
4777  */
4778 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4779                                 unsigned long high)
4780 {
4781         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4782         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4783                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4784
4785         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4786 }
4787
4788 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4789                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4790 {
4791         if (percpu_pagelist_fraction)
4792                 pageset_set_high(pcp,
4793                         (zone->managed_pages /
4794                                 percpu_pagelist_fraction));
4795         else
4796                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4797 }
4798
4799 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4800 {
4801         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4802
4803         pageset_init(pcp);
4804         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4805 }
4806
4807 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4808 {
4809         int cpu;
4810         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4811         for_each_possible_cpu(cpu)
4812                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4813 }
4814
4815 /*
4816  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4817  * Before this call only boot pagesets were available.
4818  */
4819 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4820 {
4821         struct zone *zone;
4822
4823         for_each_populated_zone(zone)
4824                 setup_zone_pageset(zone);
4825 }
4826
4827 static noinline __init_refok
4828 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4829 {
4830         int i;
4831         size_t alloc_size;
4832
4833         /*
4834          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4835          * per zone.
4836          */
4837         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4838                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4839         zone->wait_table_bits =
4840                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4841         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4842                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4843
4844         if (!slab_is_available()) {
4845                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4846                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4847                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4848         } else {
4849                 /*
4850                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4851                  * via memory hot-add.
4852                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4853                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4854                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4855                  * node itself as well.
4856                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4857                  * necessary.
4858                  */
4859                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4860         }
4861         if (!zone->wait_table)
4862                 return -ENOMEM;
4863
4864         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4865                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4866
4867         return 0;
4868 }
4869
4870 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4871 {
4872         /*
4873          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4874          * relies on the ability of the linker to provide the
4875          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4876          */
4877         zone->pageset = &boot_pageset;
4878
4879         if (populated_zone(zone))
4880                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4881                         zone->name, zone->present_pages,
4882                                          zone_batchsize(zone));
4883 }
4884
4885 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4886                                         unsigned long zone_start_pfn,
4887                                         unsigned long size,
4888                                         enum memmap_context context)
4889 {
4890         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4891         int ret;
4892         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4893         if (ret)
4894                 return ret;
4895         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4896
4897         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4898
4899         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4900                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4901                         pgdat->node_id,
4902                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4903                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4904
4905         zone_init_free_lists(zone);
4906
4907         return 0;
4908 }
4909
4910 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4911 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4912
4913 /*
4914  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4915  */
4916 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4917                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4918 {
4919         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4920         int nid;
4921
4922         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4923                 return state->last_nid;
4924
4925         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4926         if (nid != -1) {
4927                 state->last_start = start_pfn;
4928                 state->last_end = end_pfn;
4929                 state->last_nid = nid;
4930         }
4931
4932         return nid;
4933 }
4934 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4935
4936 /**
4937  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4938  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4939  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4940  *
4941  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4942  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4943  * memblock_free_early_nid() manually.
4944  */
4945 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4946 {
4947         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4948         int i, this_nid;
4949
4950         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4951                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4952                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4953
4954                 if (start_pfn < end_pfn)
4955                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4956                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4957                                         this_nid);
4958         }
4959 }
4960
4961 /**
4962  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4963  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4964  *
4965  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4966  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4967  */
4968 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4969 {
4970         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4971         int i, this_nid;
4972
4973         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4974                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4975 }
4976
4977 /**
4978  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4979  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4980  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4981  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4982  *
4983  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4984  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4985  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4986  * PFNs will be 0.
4987  */
4988 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4989                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4990 {
4991         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4992         int i;
4993
4994         *start_pfn = -1UL;
4995         *end_pfn = 0;
4996
4997         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4998                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4999                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5000         }
5001
5002         if (*start_pfn == -1UL)
5003                 *start_pfn = 0;
5004 }
5005
5006 /*
5007  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5008  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5009  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5010  */
5011 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5012 {
5013         int zone_index;
5014         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5015                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5016                         continue;
5017
5018                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5019                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5020                         break;
5021         }
5022
5023         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5024         movable_zone = zone_index;
5025 }
5026
5027 /*
5028  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5029  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5030  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5031  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5032  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5033  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5034  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5035  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5036  */
5037 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5038                                         unsigned long zone_type,
5039                                         unsigned long node_start_pfn,
5040                                         unsigned long node_end_pfn,
5041                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5042                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5043 {
5044         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5045         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5046                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5047                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5048                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5049                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5050                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5051
5052                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5053                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5054                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5055                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5056
5057                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5058                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5059                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5060         }
5061 }
5062
5063 /*
5064  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5065  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5066  */
5067 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5068                                         unsigned long zone_type,
5069                                         unsigned long node_start_pfn,
5070                                         unsigned long node_end_pfn,
5071                                         unsigned long *ignored)
5072 {
5073         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5074
5075         /* When hotadd a new node, the node should be empty */
5076         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5077                 return 0;
5078
5079         /* Get the start and end of the zone */
5080         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5081         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5082         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5083                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5084                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5085
5086         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5087         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
5088                 return 0;
5089
5090         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5091         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
5092         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
5093
5094         /* Return the spanned pages */
5095         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
5096 }
5097
5098 /*
5099  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5100  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5101  */
5102 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5103                                 unsigned long range_start_pfn,
5104                                 unsigned long range_end_pfn)
5105 {
5106         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5107         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5108         int i;
5109
5110         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5111                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5112                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5113                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5114         }
5115         return nr_absent;
5116 }
5117
5118 /**
5119  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5120  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5121  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5122  *
5123  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5124  */
5125 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5126                                                         unsigned long end_pfn)
5127 {
5128         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5129 }
5130
5131 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5132 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5133                                         unsigned long zone_type,
5134                                         unsigned long node_start_pfn,
5135                                         unsigned long node_end_pfn,
5136                                         unsigned long *ignored)
5137 {
5138         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5139         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5140         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5141
5142         /* When hotadd a new node, the node should be empty */
5143         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5144                 return 0;
5145
5146         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5147         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5148
5149         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5150                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5151                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5152         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5153 }
5154
5155 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5156 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5157                                         unsigned long zone_type,
5158                                         unsigned long node_start_pfn,
5159                                         unsigned long node_end_pfn,
5160                                         unsigned long *zones_size)
5161 {
5162         return zones_size[zone_type];
5163 }
5164
5165 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5166                                                 unsigned long zone_type,
5167                                                 unsigned long node_start_pfn,
5168                                                 unsigned long node_end_pfn,
5169                                                 unsigned long *zholes_size)
5170 {
5171         if (!zholes_size)
5172                 return 0;
5173
5174         return zholes_size[zone_type];
5175 }
5176
5177 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5178
5179 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5180                                                 unsigned long node_start_pfn,
5181                                                 unsigned long node_end_pfn,
5182                                                 unsigned long *zones_size,
5183                                                 unsigned long *zholes_size)
5184 {
5185         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5186         enum zone_type i;
5187
5188         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5189                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5190                 unsigned long size, real_size;
5191
5192                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5193                                                   node_start_pfn,
5194                                                   node_end_pfn,
5195                                                   zones_size);
5196                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5197                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5198                                                   zholes_size);
5199                 zone->spanned_pages = size;
5200                 zone->present_pages = real_size;
5201
5202                 totalpages += size;
5203                 realtotalpages += real_size;
5204         }
5205
5206         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5207         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5208         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5209                                                         realtotalpages);
5210 }
5211
5212 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5213 /*
5214  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5215  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5216  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5217  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5218  * bytes.
5219  */
5220 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5221 {
5222         unsigned long usemapsize;
5223
5224         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5225         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5226         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5227         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5228         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5229
5230         return usemapsize / 8;
5231 }
5232
5233 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5234                                 struct zone *zone,
5235                                 unsigned long zone_start_pfn,
5236                                 unsigned long zonesize)
5237 {
5238         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5239         zone->pageblock_flags = NULL;
5240         if (usemapsize)
5241                 zone->pageblock_flags =
5242                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5243                                                          pgdat->node_id);
5244 }
5245 #else
5246 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5247                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5248 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5249
5250 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5251
5252 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5253 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5254 {
5255         unsigned int order;
5256
5257         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5258         if (pageblock_order)
5259                 return;
5260
5261         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5262                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5263         else
5264                 order = MAX_ORDER - 1;
5265
5266         /*
5267          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5268          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5269          * powerpc.
5270          */
5271         pageblock_order = order;
5272 }
5273 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5274
5275 /*
5276  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5277  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5278  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5279  * the kernel config
5280  */
5281 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5282 {
5283 }
5284
5285 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5286
5287 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5288                                                    unsigned long present_pages)
5289 {
5290         unsigned long pages = spanned_pages;
5291
5292         /*
5293          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5294          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5295          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5296          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5297          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5298          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5299          */
5300         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5301             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5302                 pages = present_pages;
5303
5304         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5305 }
5306
5307 /*
5308  * Set up the zone data structures:
5309  *   - mark all pages reserved
5310  *   - mark all memory queues empty
5311  *   - clear the memory bitmaps
5312  *
5313  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5314  */
5315 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5316 {
5317         enum zone_type j;
5318         int nid = pgdat->node_id;
5319         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5320         int ret;
5321
5322         pgdat_resize_init(pgdat);
5323 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5324         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5325         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5326         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5327 #endif
5328         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5329         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5330         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5331
5332         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5333                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5334                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5335
5336                 size = zone->spanned_pages;
5337                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5338
5339                 /*
5340                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5341                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5342                  * and per-cpu initialisations
5343                  */
5344                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5345                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5346                         if (freesize >= memmap_pages) {
5347                                 freesize -= memmap_pages;
5348                                 if (memmap_pages)
5349                                         printk(KERN_DEBUG
5350                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5351                                                zone_names[j], memmap_pages);
5352                         } else
5353                                 printk(KERN_WARNING
5354                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5355                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5356                 }
5357
5358                 /* Account for reserved pages */
5359                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5360                         freesize -= dma_reserve;
5361                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5362                                         zone_names[0], dma_reserve);
5363                 }
5364
5365                 if (!is_highmem_idx(j))
5366                         nr_kernel_pages += freesize;
5367                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5368                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5369                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5370                 nr_all_pages += freesize;
5371
5372                 /*
5373                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5374                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5375                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5376                  */
5377                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5378 #ifdef CONFIG_NUMA
5379                 zone->node = nid;
5380                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5381                                                 / 100;
5382                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5383 #endif
5384                 zone->name = zone_names[j];
5385                 spin_lock_init(&zone->lock);
5386                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5387                 zone_seqlock_init(zone);
5388                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5389                 zone_pcp_init(zone);
5390
5391                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5392                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5393
5394                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5395                 if (!size)
5396                         continue;
5397
5398                 set_pageblock_order();
5399                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5400                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
5401                                                 size, MEMMAP_EARLY);
5402                 BUG_ON(ret);
5403                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5404                 zone_start_pfn += size;
5405         }
5406 }
5407
5408 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5409 {
5410         /* Skip empty nodes */
5411         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5412                 return;
5413
5414 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5415         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5416         if (!pgdat->node_mem_map) {
5417                 unsigned long size, start, end;
5418                 struct page *map;
5419
5420                 /*
5421                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5422                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5423                  * for the buddy allocator to function correctly.
5424                  */
5425                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5426                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5427                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5428                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5429                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5430                 if (!map)
5431                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5432                                                                pgdat->node_id);
5433                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5434         }
5435 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5436         /*
5437          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5438          */
5439         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5440                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5441 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5442                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5443                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5444 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5445         }
5446 #endif
5447 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5448 }
5449
5450 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5451                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5452 {
5453         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5454         unsigned long start_pfn = 0;
5455         unsigned long end_pfn = 0;
5456
5457         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5458         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5459
5460         reset_deferred_meminit(pgdat);
5461         pgdat->node_id = nid;
5462         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5463 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5464         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5465         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5466                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5467 #endif
5468         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5469                                   zones_size, zholes_size);
5470
5471         alloc_node_mem_map(pgdat);
5472 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5473         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5474                 nid, (unsigned long)pgdat,
5475                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5476 #endif
5477
5478         free_area_init_core(pgdat);
5479 }
5480
5481 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5482
5483 #if MAX_NUMNODES > 1
5484 /*
5485  * Figure out the number of possible node ids.
5486  */
5487 void __init setup_nr_node_ids(void)
5488 {
5489         unsigned int highest;
5490
5491         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5492         nr_node_ids = highest + 1;
5493 }
5494 #endif
5495
5496 /**
5497  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5498  *
5499  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5500  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5501  * all the nodes.
5502  *
5503  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5504  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5505  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5506  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5507  *
5508  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5509  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5510  * populated node map.
5511  *
5512  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5513  * requirement (single node).
5514  */
5515 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5516 {
5517         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5518         unsigned long start, end, mask;
5519         int last_nid = -1;
5520         int i, nid;
5521
5522         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5523                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5524                         last_nid = nid;
5525                         last_end = end;
5526                         continue;
5527                 }
5528
5529                 /*
5530                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5531                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5532                  * too coarse to separate the current node from the last.
5533                  */
5534                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5535                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5536                         mask <<= 1;
5537
5538                 /* accumulate all internode masks */
5539                 accl_mask |= mask;
5540         }
5541
5542         /* convert mask to number of pages */
5543         return ~accl_mask + 1;
5544 }
5545
5546 /* Find the lowest pfn for a node */
5547 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5548 {
5549         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5550         unsigned long start_pfn;
5551         int i;
5552
5553         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5554                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5555
5556         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5557                 printk(KERN_WARNING
5558                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5559                 return 0;
5560         }
5561
5562         return min_pfn;
5563 }
5564
5565 /**
5566  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5567  *
5568  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5569  * memblock_set_node().
5570  */
5571 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5572 {
5573         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5574 }
5575
5576 /*
5577  * early_calculate_totalpages()
5578  * Sum pages in active regions for movable zone.
5579  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5580  */
5581 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5582 {
5583         unsigned long totalpages = 0;
5584         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5585         int i, nid;
5586
5587         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5588                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5589
5590                 totalpages += pages;
5591                 if (pages)
5592                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5593         }
5594         return totalpages;
5595 }
5596
5597 /*
5598  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5599  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5600  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5601  * others
5602  */
5603 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5604 {
5605         int i, nid;
5606         unsigned long usable_startpfn;
5607         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5608         /* save the state before borrow the nodemask */
5609         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5610         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5611         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5612         struct memblock_region *r;
5613
5614         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5615         find_usable_zone_for_movable();
5616
5617         /*
5618          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5619          * options.
5620          */
5621         if (movable_node_is_enabled()) {
5622                 for_each_memblock(memory, r) {
5623                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5624                                 continue;
5625
5626                         nid = r->nid;
5627
5628                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5629                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5630                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5631                                 usable_startpfn;
5632                 }
5633
5634                 goto out2;
5635         }
5636
5637         /*
5638          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5639          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5640          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5641          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5642          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5643          * what movablecore would have allowed.
5644          */
5645         if (required_movablecore) {
5646                 unsigned long corepages;
5647
5648                 /*
5649                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5650                  * was requested by the user
5651                  */
5652                 required_movablecore =
5653                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5654                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5655
5656                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5657         }
5658
5659         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5660         if (!required_kernelcore)
5661                 goto out;
5662
5663         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5664         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5665
5666 restart:
5667         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5668         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5669         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5670                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5671
5672                 /*
5673                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5674                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5675                  * amount of memory for the kernel
5676                  */
5677                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5678                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5679
5680                 /*
5681                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5682                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5683                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5684                  */
5685                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5686
5687                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5688                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5689                         unsigned long size_pages;
5690
5691                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5692                         if (start_pfn >= end_pfn)
5693                                 continue;
5694
5695                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5696                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5697                                 unsigned long kernel_pages;
5698                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5699                                                                 - start_pfn;
5700
5701                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5702                                                         kernelcore_remaining);
5703                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5704                                                         required_kernelcore);
5705
5706                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5707                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5708
5709                                         /*
5710                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5711                                          * that if we have to rebalance
5712                                          * kernelcore across nodes, we will
5713                                          * not double account here
5714                                          */
5715                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5716                                         continue;
5717                                 }
5718                                 start_pfn = usable_startpfn;
5719                         }
5720
5721                         /*
5722                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5723                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5724                          * number of pages used as kernelcore
5725                          */
5726                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5727                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5728                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5729                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5730
5731                         /*
5732                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5733                          * break if the kernelcore for this node has been
5734                          * satisfied
5735                          */
5736                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5737                                                                 size_pages);
5738                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5739                         if (!kernelcore_remaining)
5740                                 break;
5741                 }
5742         }
5743
5744         /*
5745          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5746          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5747          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5748          * satisfied
5749          */
5750         usable_nodes--;
5751         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5752                 goto restart;
5753
5754 out2:
5755         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5756         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5757                 zone_movable_pfn[nid] =
5758                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5759
5760 out:
5761         /* restore the node_state */
5762         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5763 }
5764
5765 /* Any regular or high memory on that node ? */
5766 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5767 {
5768         enum zone_type zone_type;
5769
5770         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5771                 return;
5772
5773         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5774                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5775                 if (populated_zone(zone)) {
5776                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5777                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5778                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5779                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5780                         break;
5781                 }
5782         }
5783 }
5784
5785 /**
5786  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5787  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5788  *
5789  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5790  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5791  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5792  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5793  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5794  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5795  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5796  * at arch_max_dma_pfn.
5797  */
5798 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5799 {
5800         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5801         int i, nid;
5802
5803         /* Record where the zone boundaries are */
5804         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5805                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5806         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5807                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5808         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5809         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5810         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5811                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5812                         continue;
5813                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5814                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5815                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5816                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5817         }
5818         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5819         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5820
5821         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5822         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5823         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5824
5825         /* Print out the zone ranges */
5826         pr_info("Zone ranges:\n");
5827         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5828                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5829                         continue;
5830                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5831                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5832                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5833                         pr_cont("empty\n");
5834                 else
5835                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5836                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5837                                         << PAGE_SHIFT,
5838                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5839                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5840         }
5841
5842         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5843         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5844         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5845                 if (zone_movable_pfn[i])
5846                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5847                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5848         }
5849
5850         /* Print out the early node map */
5851         pr_info("Early memory node ranges\n");
5852         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5853                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5854                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5855                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5856
5857         /* Initialise every node */
5858         mminit_verify_pageflags_layout();
5859         setup_nr_node_ids();
5860         for_each_online_node(nid) {
5861                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5862                 free_area_init_node(nid, NULL,
5863                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5864
5865                 /* Any memory on that node */
5866                 if (pgdat->node_present_pages)
5867                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5868                 check_for_memory(pgdat, nid);
5869         }
5870 }
5871
5872 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5873 {
5874         unsigned long long coremem;
5875         if (!p)
5876                 return -EINVAL;
5877
5878         coremem = memparse(p, &p);
5879         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5880
5881         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5882         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5883
5884         return 0;
5885 }
5886
5887 /*
5888  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5889  * cannot be reclaimed or migrated.
5890  */
5891 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5892 {
5893         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5894 }
5895
5896 /*
5897  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5898  * can be reclaimed or migrated.
5899  */
5900 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5901 {
5902         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5903 }
5904
5905 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5906 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5907
5908 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5909
5910 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5911 {
5912         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5913         page_zone(page)->managed_pages += count;
5914         totalram_pages += count;
5915 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5916         if (PageHighMem(page))
5917                 totalhigh_pages += count;
5918 #endif
5919         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5920 }
5921 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5922
5923 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5924 {
5925         void *pos;
5926         unsigned long pages = 0;
5927
5928         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5929         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5930         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5931                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5932                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5933                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5934         }
5935
5936         if (pages && s)
5937                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5938                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5939
5940         return pages;
5941 }
5942 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5943
5944 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5945 void free_highmem_page(struct page *page)
5946 {
5947         __free_reserved_page(page);
5948         totalram_pages++;
5949         page_zone(page)->managed_pages++;
5950         totalhigh_pages++;
5951 }
5952 #endif
5953
5954
5955 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5956 {
5957         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5958         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5959
5960         physpages = get_num_physpages();
5961         codesize = _etext - _stext;
5962         datasize = _edata - _sdata;
5963         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5964         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5965         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5966         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5967
5968         /*
5969          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5970          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5971          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5972          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5973          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5974          */
5975 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5976         do { \
5977                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5978                         size -= adj; \
5979         } while (0)
5980
5981         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5982                      _sinittext, init_code_size);
5983         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5984         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5985         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5986         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5987
5988 #undef  adj_init_size
5989
5990         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5991                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5992                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5993 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5994                ", %luK highmem"
5995 #endif
5996                "%s%s)\n",
5997                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5998                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5999                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6000                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6001                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6002 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6003                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6004 #endif
6005                str ? ", " : "", str ? str : "");
6006 }
6007
6008 /**
6009  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6010  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6011  *
6012  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
6013  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6014  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6015  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6016  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6017  * smaller per-cpu batchsize.
6018  */
6019 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6020 {
6021         dma_reserve = new_dma_reserve;
6022 }
6023
6024 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6025 {
6026         free_area_init_node(0, zones_size,
6027                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6028 }
6029
6030 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6031                                  unsigned long action, void *hcpu)
6032 {
6033         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6034
6035         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6036                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6037                 drain_pages(cpu);
6038
6039                 /*
6040                  * Spill the event counters of the dead processor
6041                  * into the current processors event counters.
6042                  * This artificially elevates the count of the current
6043                  * processor.
6044                  */
6045                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6046
6047                 /*
6048                  * Zero the differential counters of the dead processor
6049                  * so that the vm statistics are consistent.
6050                  *
6051                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6052                  * race with what we are doing.
6053                  */
6054                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6055         }
6056         return NOTIFY_OK;
6057 }
6058
6059 void __init page_alloc_init(void)
6060 {
6061         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6062 }
6063
6064 /*
6065  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
6066  *      or min_free_kbytes changes.
6067  */
6068 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6069 {
6070         struct pglist_data *pgdat;
6071         unsigned long reserve_pages = 0;
6072         enum zone_type i, j;
6073
6074         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6075                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6076                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6077                         long max = 0;
6078
6079                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6080                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6081                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6082                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6083                         }
6084
6085                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6086                         max += high_wmark_pages(zone);
6087
6088                         if (max > zone->managed_pages)
6089                                 max = zone->managed_pages;
6090                         reserve_pages += max;
6091                         /*
6092                          * Lowmem reserves are not available to
6093                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
6094                          * kswapd tries to balance zones to their high
6095                          * watermark.  As a result, neither should be
6096                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
6097                          * situation where reclaim has to clean pages
6098                          * in order to balance the zones.
6099                          */
6100                         zone->dirty_balance_reserve = max;
6101                 }
6102         }
6103         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
6104         totalreserve_pages = reserve_pages;
6105 }
6106
6107 /*
6108  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6109  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6110  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6111  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6112  */
6113 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6114 {
6115         struct pglist_data *pgdat;
6116         enum zone_type j, idx;
6117
6118         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6119                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6120                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6121                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6122
6123                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6124
6125                         idx = j;
6126                         while (idx) {
6127                                 struct zone *lower_zone;
6128
6129                                 idx--;
6130
6131                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6132                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6133
6134                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6135                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6136                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6137                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6138                         }
6139                 }
6140         }
6141
6142         /* update totalreserve_pages */
6143         calculate_totalreserve_pages();
6144 }
6145
6146 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6147 {
6148         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6149         unsigned long lowmem_pages = 0;
6150         struct zone *zone;
6151         unsigned long flags;
6152
6153         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6154         for_each_zone(zone) {
6155                 if (!is_highmem(zone))
6156                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6157         }
6158
6159         for_each_zone(zone) {
6160                 u64 tmp;
6161
6162                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6163                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6164                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6165                 if (is_highmem(zone)) {
6166                         /*
6167                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6168                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6169                          * value here.
6170                          *
6171                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6172                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6173                          * not be capped for highmem.
6174                          */
6175                         unsigned long min_pages;
6176
6177                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6178                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6179                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6180                 } else {
6181                         /*
6182                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6183                          * proportionate to the zone's size.
6184                          */
6185                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6186                 }
6187
6188                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6189                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6190
6191                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6192                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6193                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6194
6195                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
6196                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6197         }
6198
6199         /* update totalreserve_pages */
6200         calculate_totalreserve_pages();
6201 }
6202
6203 /**
6204  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6205  * or when memory is hot-{added|removed}
6206  *
6207  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6208  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6209  */
6210 void setup_per_zone_wmarks(void)
6211 {
6212         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6213         __setup_per_zone_wmarks();
6214         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6215 }
6216
6217 /*
6218  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6219  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6220  * to be referenced again before it is swapped out.
6221  *
6222  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6223  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6224  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6225  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6226  *
6227  * total     target    max
6228  * memory    ratio     inactive anon
6229  * -------------------------------------
6230  *   10MB       1         5MB
6231  *  100MB       1        50MB
6232  *    1GB       3       250MB
6233  *   10GB      10       0.9GB
6234  *  100GB      31         3GB
6235  *    1TB     101        10GB
6236  *   10TB     320        32GB
6237  */
6238 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6239 {
6240         unsigned int gb, ratio;
6241
6242         /* Zone size in gigabytes */
6243         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6244         if (gb)
6245                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6246         else
6247                 ratio = 1;
6248
6249         zone->inactive_ratio = ratio;
6250 }
6251
6252 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6253 {
6254         struct zone *zone;
6255
6256         for_each_zone(zone)
6257                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6258 }
6259
6260 /*
6261  * Initialise min_free_kbytes.
6262  *
6263  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6264  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6265  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6266  *
6267  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6268  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6269  *
6270  * which yields
6271  *
6272  * 16MB:        512k
6273  * 32MB:        724k
6274  * 64MB:        1024k
6275  * 128MB:       1448k
6276  * 256MB:       2048k
6277  * 512MB:       2896k
6278  * 1024MB:      4096k
6279  * 2048MB:      5792k
6280  * 4096MB:      8192k
6281  * 8192MB:      11584k
6282  * 16384MB:     16384k
6283  */
6284 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6285 {
6286         unsigned long lowmem_kbytes;
6287         int new_min_free_kbytes;
6288
6289         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6290         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6291
6292         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6293                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6294                 if (min_free_kbytes < 128)
6295                         min_free_kbytes = 128;
6296                 if (min_free_kbytes > 65536)
6297                         min_free_kbytes = 65536;
6298         } else {
6299                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6300                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6301         }
6302         setup_per_zone_wmarks();
6303         refresh_zone_stat_thresholds();
6304         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6305         setup_per_zone_inactive_ratio();
6306         return 0;
6307 }
6308 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6309
6310 /*
6311  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6312  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6313  *      changes.
6314  */
6315 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6316         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6317 {
6318         int rc;
6319
6320         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6321         if (rc)
6322                 return rc;
6323
6324         if (write) {
6325                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6326                 setup_per_zone_wmarks();
6327         }
6328         return 0;
6329 }
6330
6331 #ifdef CONFIG_NUMA
6332 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6333         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6334 {
6335         struct zone *zone;
6336         int rc;
6337
6338         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6339         if (rc)
6340                 return rc;
6341
6342         for_each_zone(zone)
6343                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6344                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6345         return 0;
6346 }
6347
6348 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6349         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6350 {
6351         struct zone *zone;
6352         int rc;
6353
6354         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6355         if (rc)
6356                 return rc;
6357
6358         for_each_zone(zone)
6359                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6360                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6361         return 0;
6362 }
6363 #endif
6364
6365 /*
6366  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6367  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6368  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6369  *
6370  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6371  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6372  * if in function of the boot time zone sizes.
6373  */
6374 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6375         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6376 {
6377         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6378         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6379         return 0;
6380 }
6381
6382 /*
6383  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6384  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6385  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6386  */
6387 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6388         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6389 {
6390         struct zone *zone;
6391         int old_percpu_pagelist_fraction;
6392         int ret;
6393
6394         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6395         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6396
6397         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6398         if (!write || ret < 0)
6399                 goto out;
6400
6401         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6402         if (percpu_pagelist_fraction &&
6403             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6404                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6405                 ret = -EINVAL;
6406                 goto out;
6407         }
6408
6409         /* No change? */
6410         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6411                 goto out;
6412
6413         for_each_populated_zone(zone) {
6414                 unsigned int cpu;
6415
6416                 for_each_possible_cpu(cpu)
6417                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6418                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6419         }
6420 out:
6421         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6422         return ret;
6423 }
6424
6425 #ifdef CONFIG_NUMA
6426 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6427
6428 static int __init set_hashdist(char *str)
6429 {
6430         if (!str)
6431                 return 0;
6432         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6433         return 1;
6434 }
6435 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6436 #endif
6437
6438 /*
6439  * allocate a large system hash table from bootmem
6440  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6441  *   quantity of entries
6442  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6443  */
6444 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6445                                      unsigned long bucketsize,
6446                                      unsigned long numentries,
6447                                      int scale,
6448                                      int flags,
6449                                      unsigned int *_hash_shift,
6450                                      unsigned int *_hash_mask,
6451                                      unsigned long low_limit,
6452                                      unsigned long high_limit)
6453 {
6454         unsigned long long max = high_limit;
6455         unsigned long log2qty, size;
6456         void *table = NULL;
6457
6458         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6459         if (!numentries) {
6460                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6461                 numentries = nr_kernel_pages;
6462
6463                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6464                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6465                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6466
6467                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6468                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6469                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6470                 else
6471                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6472
6473                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6474                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6475                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6476                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6477                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6478                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6479                                 BUG_ON(!numentries);
6480                         }
6481                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6482                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6483         }
6484         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6485
6486         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6487         if (max == 0) {
6488                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6489                 do_div(max, bucketsize);
6490         }
6491         max = min(max, 0x80000000ULL);
6492
6493         if (numentries < low_limit)
6494                 numentries = low_limit;
6495         if (numentries > max)
6496                 numentries = max;
6497
6498         log2qty = ilog2(numentries);
6499
6500         do {
6501                 size = bucketsize << log2qty;
6502                 if (flags & HASH_EARLY)
6503                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6504                 else if (hashdist)
6505                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6506                 else {
6507                         /*
6508                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6509                          * some pages at the end of hash table which
6510                          * alloc_pages_exact() automatically does
6511                          */
6512                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6513                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6514                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6515                         }
6516                 }
6517         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6518
6519         if (!table)
6520                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6521
6522         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6523                tablename,
6524                (1UL << log2qty),
6525                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6526                size);
6527
6528         if (_hash_shift)
6529                 *_hash_shift = log2qty;
6530         if (_hash_mask)
6531                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6532
6533         return table;
6534 }
6535
6536 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6537 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6538                                                         unsigned long pfn)
6539 {
6540 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6541         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6542 #else
6543         return zone->pageblock_flags;
6544 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6545 }
6546
6547 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6548 {
6549 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6550         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6551         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6552 #else
6553         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6554         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6555 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6556 }
6557
6558 /**
6559  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6560  * @page: The page within the block of interest
6561  * @pfn: The target page frame number
6562  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6563  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6564  *
6565  * Return: pageblock_bits flags
6566  */
6567 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6568                                         unsigned long end_bitidx,
6569                                         unsigned long mask)
6570 {
6571         struct zone *zone;
6572         unsigned long *bitmap;
6573         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6574         unsigned long word;
6575
6576         zone = page_zone(page);
6577         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6578         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6579         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6580         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6581
6582         word = bitmap[word_bitidx];
6583         bitidx += end_bitidx;
6584         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6585 }
6586
6587 /**
6588  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6589  * @page: The page within the block of interest
6590  * @flags: The flags to set
6591  * @pfn: The target page frame number
6592  * @end_bitidx: The last bit of interest
6593  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6594  */
6595 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6596                                         unsigned long pfn,
6597                                         unsigned long end_bitidx,
6598                                         unsigned long mask)
6599 {
6600         struct zone *zone;
6601         unsigned long *bitmap;
6602         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6603         unsigned long old_word, word;
6604
6605         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6606
6607         zone = page_zone(page);
6608         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6609         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6610         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6611         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6612
6613         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6614
6615         bitidx += end_bitidx;
6616         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6617         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6618
6619         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6620         for (;;) {
6621                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6622                 if (word == old_word)
6623                         break;
6624                 word = old_word;
6625         }
6626 }
6627
6628 /*
6629  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6630  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6631  *
6632  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6633  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6634  * expect this function should be exact.
6635  */
6636 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6637                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6638 {
6639         unsigned long pfn, iter, found;
6640         int mt;
6641
6642         /*
6643          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6644          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6645          */
6646         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6647                 return false;
6648         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6649         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6650                 return false;
6651
6652         pfn = page_to_pfn(page);
6653         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6654                 unsigned long check = pfn + iter;
6655
6656                 if (!pfn_valid_within(check))
6657                         continue;
6658
6659                 page = pfn_to_page(check);
6660
6661                 /*
6662                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6663                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6664                  * handle each tail page individually in migration.
6665                  */
6666                 if (PageHuge(page)) {
6667                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6668                         continue;
6669                 }
6670
6671                 /*
6672                  * We can't use page_count without pin a page
6673                  * because another CPU can free compound page.
6674                  * This check already skips compound tails of THP
6675                  * because their page->_count is zero at all time.
6676                  */
6677                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6678                         if (PageBuddy(page))
6679                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6680                         continue;
6681                 }
6682
6683                 /*
6684                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6685                  * page_count() is not 0.
6686                  */
6687                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6688                         continue;
6689
6690                 if (!PageLRU(page))
6691                         found++;
6692                 /*
6693                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6694                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6695                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6696                  */
6697                 /*
6698                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6699                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6700                  *
6701                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6702                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6703                  * page at boot.
6704                  */
6705                 if (found > count)
6706                         return true;
6707         }
6708         return false;
6709 }
6710
6711 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6712 {
6713         struct zone *zone;
6714         unsigned long pfn;
6715
6716         /*
6717          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6718          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6719          * the zone but still within the section.
6720          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6721          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6722          */
6723         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6724                 return false;
6725
6726         zone = page_zone(page);
6727         pfn = page_to_pfn(page);
6728         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6729                 return false;
6730
6731         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6732 }
6733
6734 #ifdef CONFIG_CMA
6735
6736 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6737 {
6738         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6739                              pageblock_nr_pages) - 1);
6740 }
6741
6742 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6743 {
6744         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6745                                 pageblock_nr_pages));
6746 }
6747
6748 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6749 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6750                                         unsigned long start, unsigned long end)
6751 {
6752         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6753         unsigned long nr_reclaimed;
6754         unsigned long pfn = start;
6755         unsigned int tries = 0;
6756         int ret = 0;
6757
6758         migrate_prep();
6759
6760         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6761                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6762                         ret = -EINTR;
6763                         break;
6764                 }
6765
6766                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6767                         cc->nr_migratepages = 0;
6768                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6769                         if (!pfn) {
6770                                 ret = -EINTR;
6771                                 break;
6772                         }
6773                         tries = 0;
6774                 } else if (++tries == 5) {
6775                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6776                         break;
6777                 }
6778
6779                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6780                                                         &cc->migratepages);
6781                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6782
6783                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6784                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6785         }
6786         if (ret < 0) {
6787                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6788                 return ret;
6789         }
6790         return 0;
6791 }
6792
6793 /**
6794  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6795  * @start:      start PFN to allocate
6796  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6797  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6798  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6799  *                      in range must have the same migratetype and it must
6800  *                      be either of the two.
6801  *
6802  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6803  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6804  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6805  * pages fall in.
6806  *
6807  * The PFN range must belong to a single zone.
6808  *
6809  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6810  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6811  * need to be freed with free_contig_range().
6812  */
6813 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6814                        unsigned migratetype)
6815 {
6816         unsigned long outer_start, outer_end;
6817         int ret = 0, order;
6818
6819         struct compact_control cc = {
6820                 .nr_migratepages = 0,
6821                 .order = -1,
6822                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6823                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6824                 .ignore_skip_hint = true,
6825         };
6826         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6827
6828         /*
6829          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6830          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6831          * have different sizes, and due to the way page allocator
6832          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6833          * that page allocator won't try to merge buddies from
6834          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6835          * other migration type.
6836          *
6837          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6838          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6839          * we are interested in).  This will put all the pages in
6840          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6841          *
6842          * When this is done, we take the pages in range from page
6843          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6844          * page allocator will never consider using them.
6845          *
6846          * This lets us mark the pageblocks back as
6847          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6848          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6849          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6850          */
6851
6852         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6853                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6854                                        false);
6855         if (ret)
6856                 return ret;
6857
6858         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6859         if (ret)
6860                 goto done;
6861
6862         /*
6863          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6864          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6865          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6866          * What we are going to do is to allocate all pages from
6867          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6868          *
6869          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6870          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6871          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6872          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6873          * once this is done free the pages we are not interested in.
6874          *
6875          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6876          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6877          */
6878
6879         lru_add_drain_all();
6880         drain_all_pages(cc.zone);
6881
6882         order = 0;
6883         outer_start = start;
6884         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6885                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6886                         ret = -EBUSY;
6887                         goto done;
6888                 }
6889                 outer_start &= ~0UL << order;
6890         }
6891
6892         /* Make sure the range is really isolated. */
6893         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6894                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6895                         __func__, outer_start, end);
6896                 ret = -EBUSY;
6897                 goto done;
6898         }
6899
6900         /* Grab isolated pages from freelists. */
6901         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6902         if (!outer_end) {
6903                 ret = -EBUSY;
6904                 goto done;
6905         }
6906
6907         /* Free head and tail (if any) */
6908         if (start != outer_start)
6909                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6910         if (end != outer_end)
6911                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6912
6913 done:
6914         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6915                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6916         return ret;
6917 }
6918
6919 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6920 {
6921         unsigned int count = 0;
6922
6923         for (; nr_pages--; pfn++) {
6924                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6925
6926                 count += page_count(page) != 1;
6927                 __free_page(page);
6928         }
6929         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6930 }
6931 #endif
6932
6933 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6934 /*
6935  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6936  * page high values need to be recalulated.
6937  */
6938 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6939 {
6940         unsigned cpu;
6941         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6942         for_each_possible_cpu(cpu)
6943                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6944                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6945         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6946 }
6947 #endif
6948
6949 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6950 {
6951         unsigned long flags;
6952         int cpu;
6953         struct per_cpu_pageset *pset;
6954
6955         /* avoid races with drain_pages()  */
6956         local_irq_save(flags);
6957         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6958                 for_each_online_cpu(cpu) {
6959                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6960                         drain_zonestat(zone, pset);
6961                 }
6962                 free_percpu(zone->pageset);
6963                 zone->pageset = &boot_pageset;
6964         }
6965         local_irq_restore(flags);
6966 }
6967
6968 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6969 /*
6970  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6971  */
6972 void
6973 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6974 {
6975         struct page *page;
6976         struct zone *zone;
6977         unsigned int order, i;
6978         unsigned long pfn;
6979         unsigned long flags;
6980         /* find the first valid pfn */
6981         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6982                 if (pfn_valid(pfn))
6983                         break;
6984         if (pfn == end_pfn)
6985                 return;
6986         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6987         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6988         pfn = start_pfn;
6989         while (pfn < end_pfn) {
6990                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6991                         pfn++;
6992                         continue;
6993                 }
6994                 page = pfn_to_page(pfn);
6995                 /*
6996                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6997                  * page_count() is not 0.
6998                  */
6999                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7000                         pfn++;
7001                         SetPageReserved(page);
7002                         continue;
7003                 }
7004
7005                 BUG_ON(page_count(page));
7006                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7007                 order = page_order(page);
7008 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7009                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7010                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7011 #endif
7012                 list_del(&page->lru);
7013                 rmv_page_order(page);
7014                 zone->free_area[order].nr_free--;
7015                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7016                         SetPageReserved((page+i));
7017                 pfn += (1 << order);
7018         }
7019         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7020 }
7021 #endif
7022
7023 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7024 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7025 {
7026         struct zone *zone = page_zone(page);
7027         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7028         unsigned long flags;
7029         unsigned int order;
7030
7031         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7032         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7033                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7034
7035                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7036                         break;
7037         }
7038         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7039
7040         return order < MAX_ORDER;
7041 }
7042 #endif