mm: set zone->present_pages to number of existing pages in the zone
[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/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
95         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
96 #endif
97         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
98 #endif  /* NUMA */
99 };
100 EXPORT_SYMBOL(node_states);
101
102 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
103 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
104 /*
105  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
106  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
107  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
108  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
109  */
110 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
111
112 int percpu_pagelist_fraction;
113 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
114
115 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
116 /*
117  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
118  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
119  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
120  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
121  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
122  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
123  */
124
125 static gfp_t saved_gfp_mask;
126
127 void pm_restore_gfp_mask(void)
128 {
129         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
130         if (saved_gfp_mask) {
131                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
132                 saved_gfp_mask = 0;
133         }
134 }
135
136 void pm_restrict_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         WARN_ON(saved_gfp_mask);
140         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
141         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
142 }
143
144 bool pm_suspended_storage(void)
145 {
146         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
147                 return false;
148         return true;
149 }
150 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
151
152 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
153 int pageblock_order __read_mostly;
154 #endif
155
156 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
157
158 /*
159  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
160  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
161  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
162  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
163  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
164  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
165  *
166  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
167  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
168  */
169 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
174          256,
175 #endif
176 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
177          32,
178 #endif
179          32,
180 };
181
182 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
183
184 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
186          "DMA",
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
189          "DMA32",
190 #endif
191          "Normal",
192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
193          "HighMem",
194 #endif
195          "Movable",
196 };
197
198 int min_free_kbytes = 1024;
199
200 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
201 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
202 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
203
204 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
205 /* Movable memory ranges, will also be used by memblock subsystem. */
206 struct movablemem_map movablemem_map = {
207         .acpi = false,
208         .nr_map = 0,
209 };
210
211 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
212 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
213 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
214 static unsigned long __initdata required_movablecore;
215 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
216 static unsigned long __meminitdata zone_movable_limit[MAX_NUMNODES];
217
218 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
219 int movable_zone;
220 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
221 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
222
223 #if MAX_NUMNODES > 1
224 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
225 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
226 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
227 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
228 #endif
229
230 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
231
232 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
233 {
234
235         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
236                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
237
238         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
239                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
240 }
241
242 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
243
244 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
245 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
246 {
247         int ret = 0;
248         unsigned seq;
249         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
250
251         do {
252                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
253                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
254                         ret = 1;
255                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
256                         ret = 1;
257         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
258
259         return ret;
260 }
261
262 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
263 {
264         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
265                 return 0;
266         if (zone != page_zone(page))
267                 return 0;
268
269         return 1;
270 }
271 /*
272  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
273  */
274 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
275 {
276         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
277                 return 1;
278         if (!page_is_consistent(zone, page))
279                 return 1;
280
281         return 0;
282 }
283 #else
284 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
285 {
286         return 0;
287 }
288 #endif
289
290 static void bad_page(struct page *page)
291 {
292         static unsigned long resume;
293         static unsigned long nr_shown;
294         static unsigned long nr_unshown;
295
296         /* Don't complain about poisoned pages */
297         if (PageHWPoison(page)) {
298                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
299                 return;
300         }
301
302         /*
303          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
304          * or allow a steady drip of one report per second.
305          */
306         if (nr_shown == 60) {
307                 if (time_before(jiffies, resume)) {
308                         nr_unshown++;
309                         goto out;
310                 }
311                 if (nr_unshown) {
312                         printk(KERN_ALERT
313                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
314                                 nr_unshown);
315                         nr_unshown = 0;
316                 }
317                 nr_shown = 0;
318         }
319         if (nr_shown++ == 0)
320                 resume = jiffies + 60 * HZ;
321
322         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
323                 current->comm, page_to_pfn(page));
324         dump_page(page);
325
326         print_modules();
327         dump_stack();
328 out:
329         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
330         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
331         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
332 }
333
334 /*
335  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
336  *
337  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
338  *
339  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
340  *
341  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
342  * pointing at the head page.
343  *
344  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
345  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
346  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
347  */
348
349 static void free_compound_page(struct page *page)
350 {
351         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
352 }
353
354 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
355 {
356         int i;
357         int nr_pages = 1 << order;
358
359         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
360         set_compound_order(page, order);
361         __SetPageHead(page);
362         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
363                 struct page *p = page + i;
364                 __SetPageTail(p);
365                 set_page_count(p, 0);
366                 p->first_page = page;
367         }
368 }
369
370 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
371 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
372 {
373         int i;
374         int nr_pages = 1 << order;
375         int bad = 0;
376
377         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
378                 bad_page(page);
379                 bad++;
380         }
381
382         __ClearPageHead(page);
383
384         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
385                 struct page *p = page + i;
386
387                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
388                         bad_page(page);
389                         bad++;
390                 }
391                 __ClearPageTail(p);
392         }
393
394         return bad;
395 }
396
397 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
398 {
399         int i;
400
401         /*
402          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
403          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
404          */
405         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
406         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
407                 clear_highpage(page + i);
408 }
409
410 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
411 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
412
413 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
414 {
415         unsigned long res;
416
417         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
418                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
419                 return 0;
420         }
421         _debug_guardpage_minorder = res;
422         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
423         return 0;
424 }
425 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
426
427 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
428 {
429         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
430 }
431
432 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
433 {
434         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
435 }
436 #else
437 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
438 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
439 #endif
440
441 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
442 {
443         set_page_private(page, order);
444         __SetPageBuddy(page);
445 }
446
447 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
448 {
449         __ClearPageBuddy(page);
450         set_page_private(page, 0);
451 }
452
453 /*
454  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
455  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
456  *
457  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
458  * the following equation:
459  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
460  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
461  * 1 buddy is #10:
462  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
463  *
464  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
465  * satisfies the following equation:
466  *     P = B & ~(1 << O)
467  *
468  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
469  */
470 static inline unsigned long
471 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
472 {
473         return page_idx ^ (1 << order);
474 }
475
476 /*
477  * This function checks whether a page is free && is the buddy
478  * we can do coalesce a page and its buddy if
479  * (a) the buddy is not in a hole &&
480  * (b) the buddy is in the buddy system &&
481  * (c) a page and its buddy have the same order &&
482  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
483  *
484  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
485  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
486  *
487  * For recording page's order, we use page_private(page).
488  */
489 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
490                                                                 int order)
491 {
492         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
493                 return 0;
494
495         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
496                 return 0;
497
498         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
499                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
500                 return 1;
501         }
502
503         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
504                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
505                 return 1;
506         }
507         return 0;
508 }
509
510 /*
511  * Freeing function for a buddy system allocator.
512  *
513  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
514  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
515  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
516  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
517  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
518  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
519  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
520  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
521  * parts of the VM system.
522  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
523  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
524  * order is recorded in page_private(page) field.
525  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
526  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
527  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
528  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
529  * triggers coalescing into a block of larger size.
530  *
531  * -- nyc
532  */
533
534 static inline void __free_one_page(struct page *page,
535                 struct zone *zone, unsigned int order,
536                 int migratetype)
537 {
538         unsigned long page_idx;
539         unsigned long combined_idx;
540         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
541         struct page *buddy;
542
543         if (unlikely(PageCompound(page)))
544                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
545                         return;
546
547         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
548
549         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
550
551         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
552         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
553
554         while (order < MAX_ORDER-1) {
555                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
556                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
557                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
558                         break;
559                 /*
560                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
561                  * merge with it and move up one order.
562                  */
563                 if (page_is_guard(buddy)) {
564                         clear_page_guard_flag(buddy);
565                         set_page_private(page, 0);
566                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
567                                                   migratetype);
568                 } else {
569                         list_del(&buddy->lru);
570                         zone->free_area[order].nr_free--;
571                         rmv_page_order(buddy);
572                 }
573                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
574                 page = page + (combined_idx - page_idx);
575                 page_idx = combined_idx;
576                 order++;
577         }
578         set_page_order(page, order);
579
580         /*
581          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
582          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
583          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
584          * that is happening, add the free page to the tail of the list
585          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
586          * as a higher order page
587          */
588         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
589                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
590                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
591                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
592                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
593                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
594                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
595                         list_add_tail(&page->lru,
596                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
597                         goto out;
598                 }
599         }
600
601         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
602 out:
603         zone->free_area[order].nr_free++;
604 }
605
606 static inline int free_pages_check(struct page *page)
607 {
608         if (unlikely(page_mapcount(page) |
609                 (page->mapping != NULL)  |
610                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
611                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
612                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
613                 bad_page(page);
614                 return 1;
615         }
616         reset_page_last_nid(page);
617         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
618                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
619         return 0;
620 }
621
622 /*
623  * Frees a number of pages from the PCP lists
624  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
625  * count is the number of pages to free.
626  *
627  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
628  * see if this freeing clears that state.
629  *
630  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
631  * pinned" detection logic.
632  */
633 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
634                                         struct per_cpu_pages *pcp)
635 {
636         int migratetype = 0;
637         int batch_free = 0;
638         int to_free = count;
639
640         spin_lock(&zone->lock);
641         zone->all_unreclaimable = 0;
642         zone->pages_scanned = 0;
643
644         while (to_free) {
645                 struct page *page;
646                 struct list_head *list;
647
648                 /*
649                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
650                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
651                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
652                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
653                  * lists
654                  */
655                 do {
656                         batch_free++;
657                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
658                                 migratetype = 0;
659                         list = &pcp->lists[migratetype];
660                 } while (list_empty(list));
661
662                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
663                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
664                         batch_free = to_free;
665
666                 do {
667                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
668
669                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
670                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
671                         list_del(&page->lru);
672                         mt = get_freepage_migratetype(page);
673                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
674                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
675                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
676                         if (likely(get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)) {
677                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
678                                 if (is_migrate_cma(mt))
679                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
680                         }
681                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
682         }
683         spin_unlock(&zone->lock);
684 }
685
686 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
687                                 int migratetype)
688 {
689         spin_lock(&zone->lock);
690         zone->all_unreclaimable = 0;
691         zone->pages_scanned = 0;
692
693         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
694         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
695                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
696         spin_unlock(&zone->lock);
697 }
698
699 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
700 {
701         int i;
702         int bad = 0;
703
704         trace_mm_page_free(page, order);
705         kmemcheck_free_shadow(page, order);
706
707         if (PageAnon(page))
708                 page->mapping = NULL;
709         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
710                 bad += free_pages_check(page + i);
711         if (bad)
712                 return false;
713
714         if (!PageHighMem(page)) {
715                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
716                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
717                                            PAGE_SIZE << order);
718         }
719         arch_free_page(page, order);
720         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
721
722         return true;
723 }
724
725 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
726 {
727         unsigned long flags;
728         int migratetype;
729
730         if (!free_pages_prepare(page, order))
731                 return;
732
733         local_irq_save(flags);
734         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
735         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
736         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
737         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
738         local_irq_restore(flags);
739 }
740
741 /*
742  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
743  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
744  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
745  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
746  * put_page_bootmem() to serialize writers.
747  */
748 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
749 {
750         unsigned int nr_pages = 1 << order;
751         unsigned int loop;
752
753         prefetchw(page);
754         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
755                 struct page *p = &page[loop];
756
757                 if (loop + 1 < nr_pages)
758                         prefetchw(p + 1);
759                 __ClearPageReserved(p);
760                 set_page_count(p, 0);
761         }
762
763         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
764         set_page_refcounted(page);
765         __free_pages(page, order);
766 }
767
768 #ifdef CONFIG_CMA
769 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
770 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
771 {
772         unsigned i = pageblock_nr_pages;
773         struct page *p = page;
774
775         do {
776                 __ClearPageReserved(p);
777                 set_page_count(p, 0);
778         } while (++p, --i);
779
780         set_page_refcounted(page);
781         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
782         __free_pages(page, pageblock_order);
783         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
784 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
785         if (PageHighMem(page))
786                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
787 #endif
788 }
789 #endif
790
791 /*
792  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
793  * Please do not alter this order without good reasons and regression
794  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
795  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
796  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
797  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
798  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
799  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
800  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
801  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
802  *
803  * -- nyc
804  */
805 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
806         int low, int high, struct free_area *area,
807         int migratetype)
808 {
809         unsigned long size = 1 << high;
810
811         while (high > low) {
812                 area--;
813                 high--;
814                 size >>= 1;
815                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
816
817 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
818                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
819                         /*
820                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
821                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
822                          * Corresponding page table entries will not be touched,
823                          * pages will stay not present in virtual address space
824                          */
825                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
826                         set_page_guard_flag(&page[size]);
827                         set_page_private(&page[size], high);
828                         /* Guard pages are not available for any usage */
829                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
830                                                   migratetype);
831                         continue;
832                 }
833 #endif
834                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
835                 area->nr_free++;
836                 set_page_order(&page[size], high);
837         }
838 }
839
840 /*
841  * This page is about to be returned from the page allocator
842  */
843 static inline int check_new_page(struct page *page)
844 {
845         if (unlikely(page_mapcount(page) |
846                 (page->mapping != NULL)  |
847                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
848                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
849                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
850                 bad_page(page);
851                 return 1;
852         }
853         return 0;
854 }
855
856 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
857 {
858         int i;
859
860         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
861                 struct page *p = page + i;
862                 if (unlikely(check_new_page(p)))
863                         return 1;
864         }
865
866         set_page_private(page, 0);
867         set_page_refcounted(page);
868
869         arch_alloc_page(page, order);
870         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
871
872         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
873                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
874
875         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
876                 prep_compound_page(page, order);
877
878         return 0;
879 }
880
881 /*
882  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
883  * the smallest available page from the freelists
884  */
885 static inline
886 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
887                                                 int migratetype)
888 {
889         unsigned int current_order;
890         struct free_area * area;
891         struct page *page;
892
893         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
894         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
895                 area = &(zone->free_area[current_order]);
896                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
897                         continue;
898
899                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
900                                                         struct page, lru);
901                 list_del(&page->lru);
902                 rmv_page_order(page);
903                 area->nr_free--;
904                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
905                 return page;
906         }
907
908         return NULL;
909 }
910
911
912 /*
913  * This array describes the order lists are fallen back to when
914  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
915  */
916 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
917         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
918         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919 #ifdef CONFIG_CMA
920         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
921         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
922 #else
923         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
924 #endif
925         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
926         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 };
928
929 /*
930  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
931  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
932  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
933  */
934 int move_freepages(struct zone *zone,
935                           struct page *start_page, struct page *end_page,
936                           int migratetype)
937 {
938         struct page *page;
939         unsigned long order;
940         int pages_moved = 0;
941
942 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
943         /*
944          * page_zone is not safe to call in this context when
945          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
946          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
947          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
948          * grouping pages by mobility
949          */
950         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
951 #endif
952
953         for (page = start_page; page <= end_page;) {
954                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
955                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
956
957                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
958                         page++;
959                         continue;
960                 }
961
962                 if (!PageBuddy(page)) {
963                         page++;
964                         continue;
965                 }
966
967                 order = page_order(page);
968                 list_move(&page->lru,
969                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
970                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
971                 page += 1 << order;
972                 pages_moved += 1 << order;
973         }
974
975         return pages_moved;
976 }
977
978 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
979                                 int migratetype)
980 {
981         unsigned long start_pfn, end_pfn;
982         struct page *start_page, *end_page;
983
984         start_pfn = page_to_pfn(page);
985         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
986         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
987         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
988         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
989
990         /* Do not cross zone boundaries */
991         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
992                 start_page = page;
993         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
994                 return 0;
995
996         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
997 }
998
999 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1000                                         int start_order, int migratetype)
1001 {
1002         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1003
1004         while (nr_pageblocks--) {
1005                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1006                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1007         }
1008 }
1009
1010 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1011 static inline struct page *
1012 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1013 {
1014         struct free_area * area;
1015         int current_order;
1016         struct page *page;
1017         int migratetype, i;
1018
1019         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1020         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1021                                                 --current_order) {
1022                 for (i = 0;; i++) {
1023                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1024
1025                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1026                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1027                                 break;
1028
1029                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1030                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1031                                 continue;
1032
1033                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1034                                         struct page, lru);
1035                         area->nr_free--;
1036
1037                         /*
1038                          * If breaking a large block of pages, move all free
1039                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1040                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1041                          * aggressive about taking ownership of free pages
1042                          *
1043                          * On the other hand, never change migration
1044                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1045                          * pages on different free lists. We don't
1046                          * want unmovable pages to be allocated from
1047                          * MIGRATE_CMA areas.
1048                          */
1049                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1050                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1051                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1052                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1053                                 int pages;
1054                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1055                                                                 start_migratetype);
1056
1057                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1058                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1059                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1060                                         set_pageblock_migratetype(page,
1061                                                                 start_migratetype);
1062
1063                                 migratetype = start_migratetype;
1064                         }
1065
1066                         /* Remove the page from the freelists */
1067                         list_del(&page->lru);
1068                         rmv_page_order(page);
1069
1070                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1071                         if (current_order >= pageblock_order &&
1072                             !is_migrate_cma(migratetype))
1073                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1074                                                         start_migratetype);
1075
1076                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1077                                is_migrate_cma(migratetype)
1078                              ? migratetype : start_migratetype);
1079
1080                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1081                                 start_migratetype, migratetype);
1082
1083                         return page;
1084                 }
1085         }
1086
1087         return NULL;
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1092  * Call me with the zone->lock already held.
1093  */
1094 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1095                                                 int migratetype)
1096 {
1097         struct page *page;
1098
1099 retry_reserve:
1100         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1101
1102         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1103                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1104
1105                 /*
1106                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1107                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1108                  * and we want just one call site
1109                  */
1110                 if (!page) {
1111                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1112                         goto retry_reserve;
1113                 }
1114         }
1115
1116         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1117         return page;
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1122  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1123  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1124  */
1125 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1126                         unsigned long count, struct list_head *list,
1127                         int migratetype, int cold)
1128 {
1129         int mt = migratetype, i;
1130
1131         spin_lock(&zone->lock);
1132         for (i = 0; i < count; ++i) {
1133                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1134                 if (unlikely(page == NULL))
1135                         break;
1136
1137                 /*
1138                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1139                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1140                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1141                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1142                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1143                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1144                  * properly.
1145                  */
1146                 if (likely(cold == 0))
1147                         list_add(&page->lru, list);
1148                 else
1149                         list_add_tail(&page->lru, list);
1150                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1151                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1152                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1153                                 mt = migratetype;
1154                 }
1155                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1156                 list = &page->lru;
1157                 if (is_migrate_cma(mt))
1158                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1159                                               -(1 << order));
1160         }
1161         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1162         spin_unlock(&zone->lock);
1163         return i;
1164 }
1165
1166 #ifdef CONFIG_NUMA
1167 /*
1168  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1169  * currently executing processor on remote nodes after they have
1170  * expired.
1171  *
1172  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1173  * a single processor.
1174  */
1175 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1176 {
1177         unsigned long flags;
1178         int to_drain;
1179
1180         local_irq_save(flags);
1181         if (pcp->count >= pcp->batch)
1182                 to_drain = pcp->batch;
1183         else
1184                 to_drain = pcp->count;
1185         if (to_drain > 0) {
1186                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1187                 pcp->count -= to_drain;
1188         }
1189         local_irq_restore(flags);
1190 }
1191 #endif
1192
1193 /*
1194  * Drain pages of the indicated processor.
1195  *
1196  * The processor must either be the current processor and the
1197  * thread pinned to the current processor or a processor that
1198  * is not online.
1199  */
1200 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1201 {
1202         unsigned long flags;
1203         struct zone *zone;
1204
1205         for_each_populated_zone(zone) {
1206                 struct per_cpu_pageset *pset;
1207                 struct per_cpu_pages *pcp;
1208
1209                 local_irq_save(flags);
1210                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1211
1212                 pcp = &pset->pcp;
1213                 if (pcp->count) {
1214                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1215                         pcp->count = 0;
1216                 }
1217                 local_irq_restore(flags);
1218         }
1219 }
1220
1221 /*
1222  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1223  */
1224 void drain_local_pages(void *arg)
1225 {
1226         drain_pages(smp_processor_id());
1227 }
1228
1229 /*
1230  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1231  *
1232  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1233  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1234  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1235  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1236  * before the call to on_each_cpu_mask().
1237  */
1238 void drain_all_pages(void)
1239 {
1240         int cpu;
1241         struct per_cpu_pageset *pcp;
1242         struct zone *zone;
1243
1244         /*
1245          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1246          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1247          */
1248         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1249
1250         /*
1251          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1252          * as offline notification will cause the notified
1253          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1254          * disables preemption as part of its processing
1255          */
1256         for_each_online_cpu(cpu) {
1257                 bool has_pcps = false;
1258                 for_each_populated_zone(zone) {
1259                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1260                         if (pcp->pcp.count) {
1261                                 has_pcps = true;
1262                                 break;
1263                         }
1264                 }
1265                 if (has_pcps)
1266                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1267                 else
1268                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1269         }
1270         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1271 }
1272
1273 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1274
1275 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1276 {
1277         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1278         unsigned long flags;
1279         int order, t;
1280         struct list_head *curr;
1281
1282         if (!zone->spanned_pages)
1283                 return;
1284
1285         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1286
1287         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1288         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1289                 if (pfn_valid(pfn)) {
1290                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1291
1292                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1293                                 swsusp_unset_page_free(page);
1294                 }
1295
1296         for_each_migratetype_order(order, t) {
1297                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1298                         unsigned long i;
1299
1300                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1301                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1302                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1303                 }
1304         }
1305         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1306 }
1307 #endif /* CONFIG_PM */
1308
1309 /*
1310  * Free a 0-order page
1311  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1312  */
1313 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1314 {
1315         struct zone *zone = page_zone(page);
1316         struct per_cpu_pages *pcp;
1317         unsigned long flags;
1318         int migratetype;
1319
1320         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1321                 return;
1322
1323         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1324         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1325         local_irq_save(flags);
1326         __count_vm_event(PGFREE);
1327
1328         /*
1329          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1330          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1331          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1332          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1333          * excessively into the page allocator
1334          */
1335         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1336                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1337                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1338                         goto out;
1339                 }
1340                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1341         }
1342
1343         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1344         if (cold)
1345                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1346         else
1347                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1348         pcp->count++;
1349         if (pcp->count >= pcp->high) {
1350                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1351                 pcp->count -= pcp->batch;
1352         }
1353
1354 out:
1355         local_irq_restore(flags);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * Free a list of 0-order pages
1360  */
1361 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1362 {
1363         struct page *page, *next;
1364
1365         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1366                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1367                 free_hot_cold_page(page, cold);
1368         }
1369 }
1370
1371 /*
1372  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1373  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1374  * Each sub-page must be freed individually.
1375  *
1376  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1377  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1378  */
1379 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1380 {
1381         int i;
1382
1383         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1384         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1385
1386 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1387         /*
1388          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1389          * otherwise free the whole shadow.
1390          */
1391         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1392                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1393 #endif
1394
1395         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1396                 set_page_refcounted(page + i);
1397 }
1398
1399 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1400 {
1401         unsigned long watermark;
1402         struct zone *zone;
1403         int mt;
1404
1405         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1406
1407         zone = page_zone(page);
1408         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1409
1410         if (mt != MIGRATE_ISOLATE) {
1411                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1412                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1413                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1414                         return 0;
1415
1416                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1417         }
1418
1419         /* Remove page from free list */
1420         list_del(&page->lru);
1421         zone->free_area[order].nr_free--;
1422         rmv_page_order(page);
1423
1424         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1425         if (order >= pageblock_order - 1) {
1426                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1427                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1428                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1429                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1430                                 set_pageblock_migratetype(page,
1431                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1432                 }
1433         }
1434
1435         return 1UL << order;
1436 }
1437
1438 /*
1439  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1440  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1441  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1442  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1443  * are enabled.
1444  *
1445  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1446  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1447  */
1448 int split_free_page(struct page *page)
1449 {
1450         unsigned int order;
1451         int nr_pages;
1452
1453         order = page_order(page);
1454
1455         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1456         if (!nr_pages)
1457                 return 0;
1458
1459         /* Split into individual pages */
1460         set_page_refcounted(page);
1461         split_page(page, order);
1462         return nr_pages;
1463 }
1464
1465 /*
1466  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1467  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1468  * or two.
1469  */
1470 static inline
1471 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1472                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1473                         int migratetype)
1474 {
1475         unsigned long flags;
1476         struct page *page;
1477         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1478
1479 again:
1480         if (likely(order == 0)) {
1481                 struct per_cpu_pages *pcp;
1482                 struct list_head *list;
1483
1484                 local_irq_save(flags);
1485                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1486                 list = &pcp->lists[migratetype];
1487                 if (list_empty(list)) {
1488                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1489                                         pcp->batch, list,
1490                                         migratetype, cold);
1491                         if (unlikely(list_empty(list)))
1492                                 goto failed;
1493                 }
1494
1495                 if (cold)
1496                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1497                 else
1498                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1499
1500                 list_del(&page->lru);
1501                 pcp->count--;
1502         } else {
1503                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1504                         /*
1505                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1506                          *
1507                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1508                          * properly detect and handle allocation failures.
1509                          *
1510                          * We most definitely don't want callers attempting to
1511                          * allocate greater than order-1 page units with
1512                          * __GFP_NOFAIL.
1513                          */
1514                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1515                 }
1516                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1517                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1518                 spin_unlock(&zone->lock);
1519                 if (!page)
1520                         goto failed;
1521                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1522                                           get_pageblock_migratetype(page));
1523         }
1524
1525         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1526         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1527         local_irq_restore(flags);
1528
1529         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1530         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1531                 goto again;
1532         return page;
1533
1534 failed:
1535         local_irq_restore(flags);
1536         return NULL;
1537 }
1538
1539 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1540
1541 static struct {
1542         struct fault_attr attr;
1543
1544         u32 ignore_gfp_highmem;
1545         u32 ignore_gfp_wait;
1546         u32 min_order;
1547 } fail_page_alloc = {
1548         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1549         .ignore_gfp_wait = 1,
1550         .ignore_gfp_highmem = 1,
1551         .min_order = 1,
1552 };
1553
1554 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1555 {
1556         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1557 }
1558 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1559
1560 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1561 {
1562         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1563                 return false;
1564         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1565                 return false;
1566         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1567                 return false;
1568         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1569                 return false;
1570
1571         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1572 }
1573
1574 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1575
1576 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1577 {
1578         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1579         struct dentry *dir;
1580
1581         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1582                                         &fail_page_alloc.attr);
1583         if (IS_ERR(dir))
1584                 return PTR_ERR(dir);
1585
1586         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1587                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1588                 goto fail;
1589         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1590                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1591                 goto fail;
1592         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1593                                 &fail_page_alloc.min_order))
1594                 goto fail;
1595
1596         return 0;
1597 fail:
1598         debugfs_remove_recursive(dir);
1599
1600         return -ENOMEM;
1601 }
1602
1603 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1604
1605 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1606
1607 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1608
1609 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1610 {
1611         return false;
1612 }
1613
1614 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1615
1616 /*
1617  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1618  * of the allocation.
1619  */
1620 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1621                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1622 {
1623         /* free_pages my go negative - that's OK */
1624         long min = mark;
1625         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1626         int o;
1627
1628         free_pages -= (1 << order) - 1;
1629         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1630                 min -= min / 2;
1631         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1632                 min -= min / 4;
1633 #ifdef CONFIG_CMA
1634         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1635         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1636                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1637 #endif
1638         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1639                 return false;
1640         for (o = 0; o < order; o++) {
1641                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1642                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1643
1644                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1645                 min >>= 1;
1646
1647                 if (free_pages <= min)
1648                         return false;
1649         }
1650         return true;
1651 }
1652
1653 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1654                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1655 {
1656         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1657                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1658 }
1659
1660 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1661                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1662 {
1663         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1664
1665         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1666                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1667
1668         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1669                                                                 free_pages);
1670 }
1671
1672 #ifdef CONFIG_NUMA
1673 /*
1674  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1675  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1676  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1677  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1678  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1679  *
1680  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1681  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1682  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1683  *
1684  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1685  * nothing and returns NULL.
1686  *
1687  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1688  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1689  *
1690  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1691  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1692  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1693  * quickly as we can.
1694  */
1695 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1696 {
1697         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1698         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1699
1700         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1701         if (!zlc)
1702                 return NULL;
1703
1704         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1705                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1706                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1707         }
1708
1709         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1710                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1711                                         &node_states[N_MEMORY];
1712         return allowednodes;
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1717  * if it is worth looking at further for free memory:
1718  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1719  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1720  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1721  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1722  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1723  * else return false (zero) if it is not.
1724  *
1725  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1726  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1727  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1728  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1729  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1730  * into the second scan of the zonelist.
1731  *
1732  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1733  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1734  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1735  * unturned looking for a free page.
1736  */
1737 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1738                                                 nodemask_t *allowednodes)
1739 {
1740         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1741         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1742         int n;                          /* node that zone *z is on */
1743
1744         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1745         if (!zlc)
1746                 return 1;
1747
1748         i = z - zonelist->_zonerefs;
1749         n = zlc->z_to_n[i];
1750
1751         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1752         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1753 }
1754
1755 /*
1756  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1757  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1758  * from that zone don't waste time re-examining it.
1759  */
1760 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1761 {
1762         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1763         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1764
1765         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1766         if (!zlc)
1767                 return;
1768
1769         i = z - zonelist->_zonerefs;
1770
1771         set_bit(i, zlc->fullzones);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1776  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1777  */
1778 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1779 {
1780         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1781
1782         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1783         if (!zlc)
1784                 return;
1785
1786         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1787 }
1788
1789 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1790 {
1791         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1792 }
1793
1794 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1795 {
1796         int i;
1797
1798         for_each_online_node(i)
1799                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1800                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1801                 else
1802                         zone_reclaim_mode = 1;
1803 }
1804
1805 #else   /* CONFIG_NUMA */
1806
1807 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1808 {
1809         return NULL;
1810 }
1811
1812 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1813                                 nodemask_t *allowednodes)
1814 {
1815         return 1;
1816 }
1817
1818 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1819 {
1820 }
1821
1822 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1823 {
1824 }
1825
1826 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1827 {
1828         return true;
1829 }
1830
1831 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1832 {
1833 }
1834 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1835
1836 /*
1837  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1838  * a page.
1839  */
1840 static struct page *
1841 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1842                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1843                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1844 {
1845         struct zoneref *z;
1846         struct page *page = NULL;
1847         int classzone_idx;
1848         struct zone *zone;
1849         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1850         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1851         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1852
1853         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1854 zonelist_scan:
1855         /*
1856          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1857          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1858          */
1859         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1860                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1861                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1862                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1863                                 continue;
1864                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1865                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1866                                 continue;
1867                 /*
1868                  * When allocating a page cache page for writing, we
1869                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1870                  * limit, such that no single zone holds more than its
1871                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1872                  * The dirty limits take into account the zone's
1873                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1874                  * should be able to balance it without having to
1875                  * write pages from its LRU list.
1876                  *
1877                  * This may look like it could increase pressure on
1878                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1879                  * before they are full.  But the pages that do spill
1880                  * over are limited as the lower zones are protected
1881                  * by this very same mechanism.  It should not become
1882                  * a practical burden to them.
1883                  *
1884                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1885                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1886                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1887                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1888                  * zones are together not big enough to reach the
1889                  * global limit.  The proper fix for these situations
1890                  * will require awareness of zones in the
1891                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1892                  */
1893                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1894                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1895                         goto this_zone_full;
1896
1897                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1898                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1899                         unsigned long mark;
1900                         int ret;
1901
1902                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1903                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1904                                     classzone_idx, alloc_flags))
1905                                 goto try_this_zone;
1906
1907                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1908                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1909                                 /*
1910                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1911                                  * and before considering the first zone allowed
1912                                  * by the cpuset.
1913                                  */
1914                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1915                                 zlc_active = 1;
1916                                 did_zlc_setup = 1;
1917                         }
1918
1919                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1920                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1921                                 goto this_zone_full;
1922
1923                         /*
1924                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1925                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1926                          */
1927                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1928                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1929                                 continue;
1930
1931                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1932                         switch (ret) {
1933                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1934                                 /* did not scan */
1935                                 continue;
1936                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1937                                 /* scanned but unreclaimable */
1938                                 continue;
1939                         default:
1940                                 /* did we reclaim enough */
1941                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1942                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1943                                         goto this_zone_full;
1944                         }
1945                 }
1946
1947 try_this_zone:
1948                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1949                                                 gfp_mask, migratetype);
1950                 if (page)
1951                         break;
1952 this_zone_full:
1953                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1954                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1955         }
1956
1957         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1958                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1959                 zlc_active = 0;
1960                 goto zonelist_scan;
1961         }
1962
1963         if (page)
1964                 /*
1965                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1966                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1967                  * that the caller is taking steps that will free more
1968                  * memory. The caller should avoid the page being used
1969                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1970                  */
1971                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1972
1973         return page;
1974 }
1975
1976 /*
1977  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1978  * meminfo in irq context.
1979  */
1980 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1981 {
1982         bool ret = false;
1983
1984 #if NODES_SHIFT > 8
1985         ret = in_interrupt();
1986 #endif
1987         return ret;
1988 }
1989
1990 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1991                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1992                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1993
1994 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1995 {
1996         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1997
1998         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1999             debug_guardpage_minorder() > 0)
2000                 return;
2001
2002         /*
2003          * This documents exceptions given to allocations in certain
2004          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2005          * of allowed nodes.
2006          */
2007         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2008                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2009                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2010                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2011         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2012                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2013
2014         if (fmt) {
2015                 struct va_format vaf;
2016                 va_list args;
2017
2018                 va_start(args, fmt);
2019
2020                 vaf.fmt = fmt;
2021                 vaf.va = &args;
2022
2023                 pr_warn("%pV", &vaf);
2024
2025                 va_end(args);
2026         }
2027
2028         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2029                 current->comm, order, gfp_mask);
2030
2031         dump_stack();
2032         if (!should_suppress_show_mem())
2033                 show_mem(filter);
2034 }
2035
2036 static inline int
2037 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2038                                 unsigned long did_some_progress,
2039                                 unsigned long pages_reclaimed)
2040 {
2041         /* Do not loop if specifically requested */
2042         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2043                 return 0;
2044
2045         /* Always retry if specifically requested */
2046         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2047                 return 1;
2048
2049         /*
2050          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2051          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2052          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2053          */
2054         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2055                 return 0;
2056
2057         /*
2058          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2059          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2060          * implementations.
2061          */
2062         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2063                 return 1;
2064
2065         /*
2066          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2067          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2068          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2069          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2070          * allocation still fails, we stop retrying.
2071          */
2072         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2073                 return 1;
2074
2075         return 0;
2076 }
2077
2078 static inline struct page *
2079 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2080         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2081         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2082         int migratetype)
2083 {
2084         struct page *page;
2085
2086         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2087         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2088                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2089                 return NULL;
2090         }
2091
2092         /*
2093          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2094          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2095          * we're still under heavy pressure.
2096          */
2097         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2098                 order, zonelist, high_zoneidx,
2099                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2100                 preferred_zone, migratetype);
2101         if (page)
2102                 goto out;
2103
2104         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2105                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2106                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2107                         goto out;
2108                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2109                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2110                         goto out;
2111                 /*
2112                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2113                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2114                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2115                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2116                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2117                  */
2118                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2119                         goto out;
2120         }
2121         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2122         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2123
2124 out:
2125         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2126         return page;
2127 }
2128
2129 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2130 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2131 static struct page *
2132 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2133         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2134         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2135         int migratetype, bool sync_migration,
2136         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2137         unsigned long *did_some_progress)
2138 {
2139         if (!order)
2140                 return NULL;
2141
2142         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2143                 *deferred_compaction = true;
2144                 return NULL;
2145         }
2146
2147         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2148         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2149                                                 nodemask, sync_migration,
2150                                                 contended_compaction);
2151         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2152
2153         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2154                 struct page *page;
2155
2156                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2157                 drain_pages(get_cpu());
2158                 put_cpu();
2159
2160                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2161                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2162                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2163                                 preferred_zone, migratetype);
2164                 if (page) {
2165                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2166                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2167                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2168                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2169                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2170                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2171                         return page;
2172                 }
2173
2174                 /*
2175                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2176                  * The most likely reason is that pages exist,
2177                  * but not enough to satisfy watermarks.
2178                  */
2179                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2180
2181                 /*
2182                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2183                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2184                  */
2185                 if (sync_migration)
2186                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2187
2188                 cond_resched();
2189         }
2190
2191         return NULL;
2192 }
2193 #else
2194 static inline struct page *
2195 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2196         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2197         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2198         int migratetype, bool sync_migration,
2199         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2200         unsigned long *did_some_progress)
2201 {
2202         return NULL;
2203 }
2204 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2205
2206 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2207 static int
2208 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2209                   nodemask_t *nodemask)
2210 {
2211         struct reclaim_state reclaim_state;
2212         int progress;
2213
2214         cond_resched();
2215
2216         /* We now go into synchronous reclaim */
2217         cpuset_memory_pressure_bump();
2218         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2219         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2220         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2221         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2222
2223         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2224
2225         current->reclaim_state = NULL;
2226         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2227         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2228
2229         cond_resched();
2230
2231         return progress;
2232 }
2233
2234 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2235 static inline struct page *
2236 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2237         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2238         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2239         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2240 {
2241         struct page *page = NULL;
2242         bool drained = false;
2243
2244         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2245                                                nodemask);
2246         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2247                 return NULL;
2248
2249         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2250         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2251                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2252
2253 retry:
2254         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2255                                         zonelist, high_zoneidx,
2256                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2257                                         preferred_zone, migratetype);
2258
2259         /*
2260          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2261          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2262          */
2263         if (!page && !drained) {
2264                 drain_all_pages();
2265                 drained = true;
2266                 goto retry;
2267         }
2268
2269         return page;
2270 }
2271
2272 /*
2273  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2274  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2275  */
2276 static inline struct page *
2277 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2278         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2279         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2280         int migratetype)
2281 {
2282         struct page *page;
2283
2284         do {
2285                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2286                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2287                         preferred_zone, migratetype);
2288
2289                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2290                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2291         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2292
2293         return page;
2294 }
2295
2296 static inline
2297 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2298                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2299                                                 enum zone_type classzone_idx)
2300 {
2301         struct zoneref *z;
2302         struct zone *zone;
2303
2304         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2305                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2306 }
2307
2308 static inline int
2309 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2310 {
2311         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2312         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2313
2314         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2315         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2316
2317         /*
2318          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2319          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2320          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2321          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2322          */
2323         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2324
2325         if (!wait) {
2326                 /*
2327                  * Not worth trying to allocate harder for
2328                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2329                  */
2330                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2331                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2332                 /*
2333                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2334                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2335                  */
2336                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2337         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2338                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2339
2340         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2341                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2342                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2343                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2344                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2345                 else if (!in_interrupt() &&
2346                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2347                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2348                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2349         }
2350 #ifdef CONFIG_CMA
2351         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2352                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2353 #endif
2354         return alloc_flags;
2355 }
2356
2357 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2358 {
2359         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2360 }
2361
2362 static inline struct page *
2363 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2364         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2365         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2366         int migratetype)
2367 {
2368         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2369         struct page *page = NULL;
2370         int alloc_flags;
2371         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2372         unsigned long did_some_progress;
2373         bool sync_migration = false;
2374         bool deferred_compaction = false;
2375         bool contended_compaction = false;
2376
2377         /*
2378          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2379          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2380          * be using allocators in order of preference for an area that is
2381          * too large.
2382          */
2383         if (order >= MAX_ORDER) {
2384                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2385                 return NULL;
2386         }
2387
2388         /*
2389          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2390          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2391          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2392          * using a larger set of nodes after it has established that the
2393          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2394          * over allocated.
2395          */
2396         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2397                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2398                 goto nopage;
2399
2400 restart:
2401         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2402                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2403                                                 zone_idx(preferred_zone));
2404
2405         /*
2406          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2407          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2408          * to how we want to proceed.
2409          */
2410         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2411
2412         /*
2413          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2414          * cpusets.
2415          */
2416         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2417                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2418                                         &preferred_zone);
2419
2420 rebalance:
2421         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2422         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2423                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2424                         preferred_zone, migratetype);
2425         if (page)
2426                 goto got_pg;
2427
2428         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2429         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2430                 /*
2431                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2432                  * the allocation is high priority and these type of
2433                  * allocations are system rather than user orientated
2434                  */
2435                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2436
2437                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2438                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2439                                 preferred_zone, migratetype);
2440                 if (page) {
2441                         goto got_pg;
2442                 }
2443         }
2444
2445         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2446         if (!wait)
2447                 goto nopage;
2448
2449         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2450         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2451                 goto nopage;
2452
2453         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2454         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2455                 goto nopage;
2456
2457         /*
2458          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2459          * attempts after direct reclaim are synchronous
2460          */
2461         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2462                                         zonelist, high_zoneidx,
2463                                         nodemask,
2464                                         alloc_flags, preferred_zone,
2465                                         migratetype, sync_migration,
2466                                         &contended_compaction,
2467                                         &deferred_compaction,
2468                                         &did_some_progress);
2469         if (page)
2470                 goto got_pg;
2471         sync_migration = true;
2472
2473         /*
2474          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2475          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2476          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2477          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2478          */
2479         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2480                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2481                 goto nopage;
2482
2483         /* Try direct reclaim and then allocating */
2484         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2485                                         zonelist, high_zoneidx,
2486                                         nodemask,
2487                                         alloc_flags, preferred_zone,
2488                                         migratetype, &did_some_progress);
2489         if (page)
2490                 goto got_pg;
2491
2492         /*
2493          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2494          * running out of options and have to consider going OOM
2495          */
2496         if (!did_some_progress) {
2497                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2498                         if (oom_killer_disabled)
2499                                 goto nopage;
2500                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2501                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2502                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2503                                 goto nopage;
2504                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2505                                         zonelist, high_zoneidx,
2506                                         nodemask, preferred_zone,
2507                                         migratetype);
2508                         if (page)
2509                                 goto got_pg;
2510
2511                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2512                                 /*
2513                                  * The oom killer is not called for high-order
2514                                  * allocations that may fail, so if no progress
2515                                  * is being made, there are no other options and
2516                                  * retrying is unlikely to help.
2517                                  */
2518                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2519                                         goto nopage;
2520                                 /*
2521                                  * The oom killer is not called for lowmem
2522                                  * allocations to prevent needlessly killing
2523                                  * innocent tasks.
2524                                  */
2525                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2526                                         goto nopage;
2527                         }
2528
2529                         goto restart;
2530                 }
2531         }
2532
2533         /* Check if we should retry the allocation */
2534         pages_reclaimed += did_some_progress;
2535         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2536                                                 pages_reclaimed)) {
2537                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2538                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2539                 goto rebalance;
2540         } else {
2541                 /*
2542                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2543                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2544                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2545                  */
2546                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2547                                         zonelist, high_zoneidx,
2548                                         nodemask,
2549                                         alloc_flags, preferred_zone,
2550                                         migratetype, sync_migration,
2551                                         &contended_compaction,
2552                                         &deferred_compaction,
2553                                         &did_some_progress);
2554                 if (page)
2555                         goto got_pg;
2556         }
2557
2558 nopage:
2559         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2560         return page;
2561 got_pg:
2562         if (kmemcheck_enabled)
2563                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2564
2565         return page;
2566 }
2567
2568 /*
2569  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2570  */
2571 struct page *
2572 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2573                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2574 {
2575         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2576         struct zone *preferred_zone;
2577         struct page *page = NULL;
2578         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2579         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2580         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2581         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2582
2583         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2584
2585         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2586
2587         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2588
2589         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2590                 return NULL;
2591
2592         /*
2593          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2594          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2595          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2596          */
2597         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2598                 return NULL;
2599
2600         /*
2601          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2602          * verified in the (always inline) callee
2603          */
2604         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2605                 return NULL;
2606
2607 retry_cpuset:
2608         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2609
2610         /* The preferred zone is used for statistics later */
2611         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2612                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2613                                 &preferred_zone);
2614         if (!preferred_zone)
2615                 goto out;
2616
2617 #ifdef CONFIG_CMA
2618         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2619                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2620 #endif
2621         /* First allocation attempt */
2622         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2623                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2624                         preferred_zone, migratetype);
2625         if (unlikely(!page))
2626                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2627                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2628                                 preferred_zone, migratetype);
2629
2630         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2631
2632 out:
2633         /*
2634          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2635          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2636          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2637          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2638          */
2639         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2640                 goto retry_cpuset;
2641
2642         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2643
2644         return page;
2645 }
2646 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2647
2648 /*
2649  * Common helper functions.
2650  */
2651 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2652 {
2653         struct page *page;
2654
2655         /*
2656          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2657          * a highmem page
2658          */
2659         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2660
2661         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2662         if (!page)
2663                 return 0;
2664         return (unsigned long) page_address(page);
2665 }
2666 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2667
2668 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2669 {
2670         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2671 }
2672 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2673
2674 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2675 {
2676         if (put_page_testzero(page)) {
2677                 if (order == 0)
2678                         free_hot_cold_page(page, 0);
2679                 else
2680                         __free_pages_ok(page, order);
2681         }
2682 }
2683
2684 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2685
2686 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2687 {
2688         if (addr != 0) {
2689                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2690                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2691         }
2692 }
2693
2694 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2695
2696 /*
2697  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2698  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2699  *
2700  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2701  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2702  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2703  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2704  *
2705  * The caller knows better which flags it relies on.
2706  */
2707 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2708 {
2709         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2710         __free_pages(page, order);
2711 }
2712
2713 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2714 {
2715         if (addr != 0) {
2716                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2717                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2718         }
2719 }
2720
2721 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2722 {
2723         if (addr) {
2724                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2725                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2726
2727                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2728                 while (used < alloc_end) {
2729                         free_page(used);
2730                         used += PAGE_SIZE;
2731                 }
2732         }
2733         return (void *)addr;
2734 }
2735
2736 /**
2737  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2738  * @size: the number of bytes to allocate
2739  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2740  *
2741  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2742  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2743  * allocate memory in power-of-two pages.
2744  *
2745  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2746  *
2747  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2748  */
2749 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2750 {
2751         unsigned int order = get_order(size);
2752         unsigned long addr;
2753
2754         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2755         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2756 }
2757 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2758
2759 /**
2760  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2761  *                         pages on a node.
2762  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2763  * @size: the number of bytes to allocate
2764  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2765  *
2766  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2767  * back.
2768  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2769  * but is not exact.
2770  */
2771 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2772 {
2773         unsigned order = get_order(size);
2774         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2775         if (!p)
2776                 return NULL;
2777         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2778 }
2779 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2780
2781 /**
2782  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2783  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2784  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2785  *
2786  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2787  */
2788 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2789 {
2790         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2791         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2792
2793         while (addr < end) {
2794                 free_page(addr);
2795                 addr += PAGE_SIZE;
2796         }
2797 }
2798 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2799
2800 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2801 {
2802         struct zoneref *z;
2803         struct zone *zone;
2804
2805         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2806         unsigned int sum = 0;
2807
2808         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2809
2810         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2811                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2812                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2813                 if (size > high)
2814                         sum += size - high;
2815         }
2816
2817         return sum;
2818 }
2819
2820 /*
2821  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2822  */
2823 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2824 {
2825         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2826 }
2827 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2828
2829 /*
2830  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2831  */
2832 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2833 {
2834         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2835 }
2836
2837 static inline void show_node(struct zone *zone)
2838 {
2839         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2840                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2841 }
2842
2843 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2844 {
2845         val->totalram = totalram_pages;
2846         val->sharedram = 0;
2847         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2848         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2849         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2850         val->freehigh = nr_free_highpages();
2851         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2852 }
2853
2854 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2855
2856 #ifdef CONFIG_NUMA
2857 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2858 {
2859         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2860
2861         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2862         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2863 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2864         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2865         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2866                         NR_FREE_PAGES);
2867 #else
2868         val->totalhigh = 0;
2869         val->freehigh = 0;
2870 #endif
2871         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2872 }
2873 #endif
2874
2875 /*
2876  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2877  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2878  */
2879 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2880 {
2881         bool ret = false;
2882         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2883
2884         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2885                 goto out;
2886
2887         do {
2888                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2889                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2890         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2891 out:
2892         return ret;
2893 }
2894
2895 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2896
2897 static void show_migration_types(unsigned char type)
2898 {
2899         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2900                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2901                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2902                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2903                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2904 #ifdef CONFIG_CMA
2905                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2906 #endif
2907                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2908         };
2909         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2910         char *p = tmp;
2911         int i;
2912
2913         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2914                 if (type & (1 << i))
2915                         *p++ = types[i];
2916         }
2917
2918         *p = '\0';
2919         printk("(%s) ", tmp);
2920 }
2921
2922 /*
2923  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2924  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2925  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2926  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2927  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2928  */
2929 void show_free_areas(unsigned int filter)
2930 {
2931         int cpu;
2932         struct zone *zone;
2933
2934         for_each_populated_zone(zone) {
2935                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2936                         continue;
2937                 show_node(zone);
2938                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2939
2940                 for_each_online_cpu(cpu) {
2941                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2942
2943                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2944
2945                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2946                                cpu, pageset->pcp.high,
2947                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2948                 }
2949         }
2950
2951         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2952                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2953                 " unevictable:%lu"
2954                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2955                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2956                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2957                 " free_cma:%lu\n",
2958                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2959                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2960                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2961                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2962                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2963                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2964                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2965                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2966                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2967                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2968                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2969                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2970                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2971                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2972                 global_page_state(NR_SHMEM),
2973                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2974                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2975                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2976
2977         for_each_populated_zone(zone) {
2978                 int i;
2979
2980                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2981                         continue;
2982                 show_node(zone);
2983                 printk("%s"
2984                         " free:%lukB"
2985                         " min:%lukB"
2986                         " low:%lukB"
2987                         " high:%lukB"
2988                         " active_anon:%lukB"
2989                         " inactive_anon:%lukB"
2990                         " active_file:%lukB"
2991                         " inactive_file:%lukB"
2992                         " unevictable:%lukB"
2993                         " isolated(anon):%lukB"
2994                         " isolated(file):%lukB"
2995                         " present:%lukB"
2996                         " managed:%lukB"
2997                         " mlocked:%lukB"
2998                         " dirty:%lukB"
2999                         " writeback:%lukB"
3000                         " mapped:%lukB"
3001                         " shmem:%lukB"
3002                         " slab_reclaimable:%lukB"
3003                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3004                         " kernel_stack:%lukB"
3005                         " pagetables:%lukB"
3006                         " unstable:%lukB"
3007                         " bounce:%lukB"
3008                         " free_cma:%lukB"
3009                         " writeback_tmp:%lukB"
3010                         " pages_scanned:%lu"
3011                         " all_unreclaimable? %s"
3012                         "\n",
3013                         zone->name,
3014                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3015                         K(min_wmark_pages(zone)),
3016                         K(low_wmark_pages(zone)),
3017                         K(high_wmark_pages(zone)),
3018                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3019                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3020                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3021                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3022                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3023                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3024                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3025                         K(zone->present_pages),
3026                         K(zone->managed_pages),
3027                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3028                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3029                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3030                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3031                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3032                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3033                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3034                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3035                                 THREAD_SIZE / 1024,
3036                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3037                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3038                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3039                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3040                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3041                         zone->pages_scanned,
3042                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3043                         );
3044                 printk("lowmem_reserve[]:");
3045                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3046                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3047                 printk("\n");
3048         }
3049
3050         for_each_populated_zone(zone) {
3051                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3052                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3053
3054                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3055                         continue;
3056                 show_node(zone);
3057                 printk("%s: ", zone->name);
3058
3059                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3060                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3061                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3062                         int type;
3063
3064                         nr[order] = area->nr_free;
3065                         total += nr[order] << order;
3066
3067                         types[order] = 0;
3068                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3069                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3070                                         types[order] |= 1 << type;
3071                         }
3072                 }
3073                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3074                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3075                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3076                         if (nr[order])
3077                                 show_migration_types(types[order]);
3078                 }
3079                 printk("= %lukB\n", K(total));
3080         }
3081
3082         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3083
3084         show_swap_cache_info();
3085 }
3086
3087 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3088 {
3089         zoneref->zone = zone;
3090         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3091 }
3092
3093 /*
3094  * Builds allocation fallback zone lists.
3095  *
3096  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3097  */
3098 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3099                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3100 {
3101         struct zone *zone;
3102
3103         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3104         zone_type++;
3105
3106         do {
3107                 zone_type--;
3108                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3109                 if (populated_zone(zone)) {
3110                         zoneref_set_zone(zone,
3111                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3112                         check_highest_zone(zone_type);
3113                 }
3114
3115         } while (zone_type);
3116         return nr_zones;
3117 }
3118
3119
3120 /*
3121  *  zonelist_order:
3122  *  0 = automatic detection of better ordering.
3123  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3124  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3125  *
3126  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3127  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3128  */
3129 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3130 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3131 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3132
3133 /* zonelist order in the kernel.
3134  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3135  */
3136 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3137 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3138
3139
3140 #ifdef CONFIG_NUMA
3141 /* The value user specified ....changed by config */
3142 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3143 /* string for sysctl */
3144 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3145 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3146
3147 /*
3148  * interface for configure zonelist ordering.
3149  * command line option "numa_zonelist_order"
3150  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3151  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3152  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3153  */
3154
3155 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3156 {
3157         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3158                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3159         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3160                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3161         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3162                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3163         } else {
3164                 printk(KERN_WARNING
3165                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3166                         "%s\n", s);
3167                 return -EINVAL;
3168         }
3169         return 0;
3170 }
3171
3172 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3173 {
3174         int ret;
3175
3176         if (!s)
3177                 return 0;
3178
3179         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3180         if (ret == 0)
3181                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3182
3183         return ret;
3184 }
3185 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3186
3187 /*
3188  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3189  */
3190 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3191                 void __user *buffer, size_t *length,
3192                 loff_t *ppos)
3193 {
3194         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3195         int ret;
3196         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3197
3198         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3199         if (write)
3200                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3201         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3202         if (ret)
3203                 goto out;
3204         if (write) {
3205                 int oldval = user_zonelist_order;
3206                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3207                         /*
3208                          * bogus value.  restore saved string
3209                          */
3210                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3211                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3212                         user_zonelist_order = oldval;
3213                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3214                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3215                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3216                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3217                 }
3218         }
3219 out:
3220         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3221         return ret;
3222 }
3223
3224
3225 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3226 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3227
3228 /**
3229  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3230  * @node: node whose fallback list we're appending
3231  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3232  *
3233  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3234  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3235  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3236  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3237  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3238  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3239  * on them otherwise.
3240  * It returns -1 if no node is found.
3241  */
3242 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3243 {
3244         int n, val;
3245         int min_val = INT_MAX;
3246         int best_node = -1;
3247         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3248
3249         /* Use the local node if we haven't already */
3250         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3251                 node_set(node, *used_node_mask);
3252                 return node;
3253         }
3254
3255         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3256
3257                 /* Don't want a node to appear more than once */
3258                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3259                         continue;
3260
3261                 /* Use the distance array to find the distance */
3262                 val = node_distance(node, n);
3263
3264                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3265                 val += (n < node);
3266
3267                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3268                 tmp = cpumask_of_node(n);
3269                 if (!cpumask_empty(tmp))
3270                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3271
3272                 /* Slight preference for less loaded node */
3273                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3274                 val += node_load[n];
3275
3276                 if (val < min_val) {
3277                         min_val = val;
3278                         best_node = n;
3279                 }
3280         }
3281
3282         if (best_node >= 0)
3283                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3284
3285         return best_node;
3286 }
3287
3288
3289 /*
3290  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3291  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3292  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3293  */
3294 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3295 {
3296         int j;
3297         struct zonelist *zonelist;
3298
3299         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3300         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3301                 ;
3302         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3303                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3304         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3305         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3306 }
3307
3308 /*
3309  * Build gfp_thisnode zonelists
3310  */
3311 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3312 {
3313         int j;
3314         struct zonelist *zonelist;
3315
3316         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3317         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3318         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3319         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3320 }
3321
3322 /*
3323  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3324  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3325  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3326  * may still exist in local DMA zone.
3327  */
3328 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3329
3330 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3331 {
3332         int pos, j, node;
3333         int zone_type;          /* needs to be signed */
3334         struct zone *z;
3335         struct zonelist *zonelist;
3336
3337         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3338         pos = 0;
3339         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3340                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3341                         node = node_order[j];
3342                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3343                         if (populated_zone(z)) {
3344                                 zoneref_set_zone(z,
3345                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3346                                 check_highest_zone(zone_type);
3347                         }
3348                 }
3349         }
3350         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3351         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3352 }
3353
3354 static int default_zonelist_order(void)
3355 {
3356         int nid, zone_type;
3357         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3358         struct zone *z;
3359         int average_size;
3360         /*
3361          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3362          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3363          * into OOM very easily.
3364          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3365          */
3366         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3367         low_kmem_size = 0;
3368         total_size = 0;
3369         for_each_online_node(nid) {
3370                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3371                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3372                         if (populated_zone(z)) {
3373                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3374                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3375                                 total_size += z->present_pages;
3376                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3377                                 /*
3378                                  * If any node has only lowmem, then node order
3379                                  * is preferred to allow kernel allocations
3380                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3381                                  * on other nodes when there is an abundance of
3382                                  * lowmem available to allocate from.
3383                                  */
3384                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3385                         }
3386                 }
3387         }
3388         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3389             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3390                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3391         /*
3392          * look into each node's config.
3393          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3394          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3395          */
3396         average_size = total_size /
3397                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3398         for_each_online_node(nid) {
3399                 low_kmem_size = 0;
3400                 total_size = 0;
3401                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3402                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3403                         if (populated_zone(z)) {
3404                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3405                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3406                                 total_size += z->present_pages;
3407                         }
3408                 }
3409                 if (low_kmem_size &&
3410                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3411                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3412                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3413         }
3414         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3415 }
3416
3417 static void set_zonelist_order(void)
3418 {
3419         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3420                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3421         else
3422                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3423 }
3424
3425 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3426 {
3427         int j, node, load;
3428         enum zone_type i;
3429         nodemask_t used_mask;
3430         int local_node, prev_node;
3431         struct zonelist *zonelist;
3432         int order = current_zonelist_order;
3433
3434         /* initialize zonelists */
3435         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3436                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3437                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3438                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3439         }
3440
3441         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3442         local_node = pgdat->node_id;
3443         load = nr_online_nodes;
3444         prev_node = local_node;
3445         nodes_clear(used_mask);
3446
3447         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3448         j = 0;
3449
3450         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3451                 /*
3452                  * We don't want to pressure a particular node.
3453                  * So adding penalty to the first node in same
3454                  * distance group to make it round-robin.
3455                  */
3456                 if (node_distance(local_node, node) !=
3457                     node_distance(local_node, prev_node))
3458                         node_load[node] = load;
3459
3460                 prev_node = node;
3461                 load--;
3462                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3463                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3464                 else
3465                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3466         }
3467
3468         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3469                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3470                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3471         }
3472
3473         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3474 }
3475
3476 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3477 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3478 {
3479         struct zonelist *zonelist;
3480         struct zonelist_cache *zlc;
3481         struct zoneref *z;
3482
3483         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3484         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3485         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3486         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3487                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3488 }
3489
3490 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3491 /*
3492  * Return node id of node used for "local" allocations.
3493  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3494  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3495  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3496  */
3497 int local_memory_node(int node)
3498 {
3499         struct zone *zone;
3500
3501         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3502                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3503                                    NULL,
3504                                    &zone);
3505         return zone->node;
3506 }
3507 #endif
3508
3509 #else   /* CONFIG_NUMA */
3510
3511 static void set_zonelist_order(void)
3512 {
3513         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3514 }
3515
3516 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3517 {
3518         int node, local_node;
3519         enum zone_type j;
3520         struct zonelist *zonelist;
3521
3522         local_node = pgdat->node_id;
3523
3524         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3525         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3526
3527         /*
3528          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3529          * of all the other nodes.
3530          * We don't want to pressure a particular node, so when
3531          * building the zones for node N, we make sure that the
3532          * zones coming right after the local ones are those from
3533          * node N+1 (modulo N)
3534          */
3535         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3536                 if (!node_online(node))
3537                         continue;
3538                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3539                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3540         }
3541         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3542                 if (!node_online(node))
3543                         continue;
3544                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3545                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3546         }
3547
3548         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3549         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3550 }
3551
3552 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3553 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3554 {
3555         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3556 }
3557
3558 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3559
3560 /*
3561  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3562  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3563  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3564  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3565  * with interrupts disabled.
3566  *
3567  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3568  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3569  * hotplugged processors.
3570  *
3571  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3572  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3573  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3574  */
3575 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3576 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3577 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3578
3579 /*
3580  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3581  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3582  */
3583 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3584
3585 /* return values int ....just for stop_machine() */
3586 static int __build_all_zonelists(void *data)
3587 {
3588         int nid;
3589         int cpu;
3590         pg_data_t *self = data;
3591
3592 #ifdef CONFIG_NUMA
3593         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3594 #endif
3595
3596         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3597                 build_zonelists(self);
3598                 build_zonelist_cache(self);
3599         }
3600
3601         for_each_online_node(nid) {
3602                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3603
3604                 build_zonelists(pgdat);
3605                 build_zonelist_cache(pgdat);
3606         }
3607
3608         /*
3609          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3610          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3611          * each zone will be allocated later when the per cpu
3612          * allocator is available.
3613          *
3614          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3615          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3616          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3617          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3618          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3619          * (a chicken-egg dilemma).
3620          */
3621         for_each_possible_cpu(cpu) {
3622                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3623
3624 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3625                 /*
3626                  * We now know the "local memory node" for each node--
3627                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3628                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3629                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3630                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3631                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3632                  */
3633                 if (cpu_online(cpu))
3634                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3635 #endif
3636         }
3637
3638         return 0;
3639 }
3640
3641 /*
3642  * Called with zonelists_mutex held always
3643  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3644  */
3645 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3646 {
3647         set_zonelist_order();
3648
3649         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3650                 __build_all_zonelists(NULL);
3651                 mminit_verify_zonelist();
3652                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3653         } else {
3654                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3655                    of zonelist */
3656 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3657                 if (zone)
3658                         setup_zone_pageset(zone);
3659 #endif
3660                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3661                 /* cpuset refresh routine should be here */
3662         }
3663         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3664         /*
3665          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3666          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3667          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3668          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3669          * disabled and enable it later
3670          */
3671         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3672                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3673         else
3674                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3675
3676         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3677                 "Total pages: %ld\n",
3678                         nr_online_nodes,
3679                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3680                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3681                         vm_total_pages);
3682 #ifdef CONFIG_NUMA
3683         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3684 #endif
3685 }
3686
3687 /*
3688  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3689  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3690  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3691  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3692  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3693  * conservative, even though it seems large.
3694  *
3695  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3696  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3697  */
3698 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3699
3700 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3701 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3702 {
3703         unsigned long size = 1;
3704
3705         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3706
3707         while (size < pages)
3708                 size <<= 1;
3709
3710         /*
3711          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3712          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3713          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3714          */
3715         size = min(size, 4096UL);
3716
3717         return max(size, 4UL);
3718 }
3719 #else
3720 /*
3721  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3722  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3723  *
3724  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3725  *
3726  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3727  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3728  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3729  *
3730  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3731  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3732  *
3733  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3734  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3735  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3736  */
3737 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3738 {
3739         return 4096UL;
3740 }
3741 #endif
3742
3743 /*
3744  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3745  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3746  * hash function before the remainder is taken.
3747  */
3748 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3749 {
3750         return ffz(~size);
3751 }
3752
3753 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3754
3755 /*
3756  * Check if a pageblock contains reserved pages
3757  */
3758 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3759 {
3760         unsigned long pfn;
3761
3762         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3763                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3764                         return 1;
3765         }
3766         return 0;
3767 }
3768
3769 /*
3770  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3771  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3772  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3773  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3774  * blocks as reclaim kicks in
3775  */
3776 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3777 {
3778         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3779         struct page *page;
3780         unsigned long block_migratetype;
3781         int reserve;
3782
3783         /*
3784          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3785          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3786          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3787          * the block.
3788          */
3789         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3790         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3791         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3792         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3793                                                         pageblock_order;
3794
3795         /*
3796          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3797          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3798          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3799          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3800          * future allocation of hugepages at runtime.
3801          */
3802         reserve = min(2, reserve);
3803
3804         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3805                 if (!pfn_valid(pfn))
3806                         continue;
3807                 page = pfn_to_page(pfn);
3808
3809                 /* Watch out for overlapping nodes */
3810                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3811                         continue;
3812
3813                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3814
3815                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3816                 if (reserve > 0) {
3817                         /*
3818                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3819                          * them.
3820                          */
3821                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3822                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3823                                 continue;
3824
3825                         /* If this block is reserved, account for it */
3826                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3827                                 reserve--;
3828                                 continue;
3829                         }
3830
3831                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3832                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3833                                 set_pageblock_migratetype(page,
3834                                                         MIGRATE_RESERVE);
3835                                 move_freepages_block(zone, page,
3836                                                         MIGRATE_RESERVE);
3837                                 reserve--;
3838                                 continue;
3839                         }
3840                 }
3841
3842                 /*
3843                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3844                  * take it back
3845                  */
3846                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3847                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3848                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3849                 }
3850         }
3851 }
3852
3853 /*
3854  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3855  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3856  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3857  */
3858 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3859                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3860 {
3861         struct page *page;
3862         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3863         unsigned long pfn;
3864         struct zone *z;
3865
3866         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3867                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3868
3869         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3870         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3871                 /*
3872                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3873                  * handed to this function.  They do not
3874                  * exist on hotplugged memory.
3875                  */
3876                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3877                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3878                                 continue;
3879                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3880                                 continue;
3881                 }
3882                 page = pfn_to_page(pfn);
3883                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3884                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3885                 init_page_count(page);
3886                 reset_page_mapcount(page);
3887                 reset_page_last_nid(page);
3888                 SetPageReserved(page);
3889                 /*
3890                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3891                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3892                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3893                  * the address space during boot when many long-lived
3894                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3895                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3896                  * setup_zone_migrate_reserve()
3897                  *
3898                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3899                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3900                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3901                  * pfn out of zone.
3902                  */
3903                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3904                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3905                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3906                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3907
3908                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3909 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3910                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3911                 if (!is_highmem_idx(zone))
3912                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3913 #endif
3914         }
3915 }
3916
3917 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3918 {
3919         int order, t;
3920         for_each_migratetype_order(order, t) {
3921                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3922                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3923         }
3924 }
3925
3926 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3927 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3928         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3929 #endif
3930
3931 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3932 {
3933 #ifdef CONFIG_MMU
3934         int batch;
3935
3936         /*
3937          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3938          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3939          *
3940          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3941          */
3942         batch = zone->managed_pages / 1024;
3943         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3944                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3945         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3946         if (batch < 1)
3947                 batch = 1;
3948
3949         /*
3950          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3951          * of 2 value was found to be more likely to have
3952          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3953          *
3954          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3955          * batches of pages, one task can end up with a lot
3956          * of pages of one half of the possible page colors
3957          * and the other with pages of the other colors.
3958          */
3959         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3960
3961         return batch;
3962
3963 #else
3964         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3965          * conditions.
3966          *
3967          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3968          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3969          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3970          *
3971          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3972          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3973          * can be a significant delay between the individual batches being
3974          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3975          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3976          */
3977         return 0;
3978 #endif
3979 }
3980
3981 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3982 {
3983         struct per_cpu_pages *pcp;
3984         int migratetype;
3985
3986         memset(p, 0, sizeof(*p));
3987
3988         pcp = &p->pcp;
3989         pcp->count = 0;
3990         pcp->high = 6 * batch;
3991         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3992         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3993                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3994 }
3995
3996 /*
3997  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3998  * to the value high for the pageset p.
3999  */
4000
4001 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4002                                 unsigned long high)
4003 {
4004         struct per_cpu_pages *pcp;
4005
4006         pcp = &p->pcp;
4007         pcp->high = high;
4008         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4009         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4010                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4011 }
4012
4013 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4014 {
4015         int cpu;
4016
4017         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4018
4019         for_each_possible_cpu(cpu) {
4020                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4021
4022                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4023
4024                 if (percpu_pagelist_fraction)
4025                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4026                                 (zone->managed_pages /
4027                                         percpu_pagelist_fraction));
4028         }
4029 }
4030
4031 /*
4032  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4033  * Before this call only boot pagesets were available.
4034  */
4035 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4036 {
4037         struct zone *zone;
4038
4039         for_each_populated_zone(zone)
4040                 setup_zone_pageset(zone);
4041 }
4042
4043 static noinline __init_refok
4044 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4045 {
4046         int i;
4047         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4048         size_t alloc_size;
4049
4050         /*
4051          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4052          * per zone.
4053          */
4054         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4055                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4056         zone->wait_table_bits =
4057                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4058         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4059                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4060
4061         if (!slab_is_available()) {
4062                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4063                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4064         } else {
4065                 /*
4066                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4067                  * via memory hot-add.
4068                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4069                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4070                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4071                  * node itself as well.
4072                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4073                  * necessary.
4074                  */
4075                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4076         }
4077         if (!zone->wait_table)
4078                 return -ENOMEM;
4079
4080         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4081                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4082
4083         return 0;
4084 }
4085
4086 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4087 {
4088         /*
4089          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4090          * relies on the ability of the linker to provide the
4091          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4092          */
4093         zone->pageset = &boot_pageset;
4094
4095         if (zone->present_pages)
4096                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4097                         zone->name, zone->present_pages,
4098                                          zone_batchsize(zone));
4099 }
4100
4101 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4102                                         unsigned long zone_start_pfn,
4103                                         unsigned long size,
4104                                         enum memmap_context context)
4105 {
4106         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4107         int ret;
4108         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4109         if (ret)
4110                 return ret;
4111         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4112
4113         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4114
4115         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4116                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4117                         pgdat->node_id,
4118                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4119                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4120
4121         zone_init_free_lists(zone);
4122
4123         return 0;
4124 }
4125
4126 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4127 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4128 /*
4129  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4130  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4131  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4132  * alternative
4133  */
4134 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4135 {
4136         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4137         int i, nid;
4138
4139         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4140                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4141                         return nid;
4142         /* This is a memory hole */
4143         return -1;
4144 }
4145 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4146
4147 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4148 {
4149         int nid;
4150
4151         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4152         if (nid >= 0)
4153                 return nid;
4154         /* just returns 0 */
4155         return 0;
4156 }
4157
4158 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4159 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4160 {
4161         int nid;
4162
4163         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4164         if (nid >= 0 && nid != node)
4165                 return false;
4166         return true;
4167 }
4168 #endif
4169
4170 /**
4171  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4172  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4173  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4174  *
4175  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4176  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4177  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4178  */
4179 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4180 {
4181         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4182         int i, this_nid;
4183
4184         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4185                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4186                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4187
4188                 if (start_pfn < end_pfn)
4189                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4190                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4191                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4192         }
4193 }
4194
4195 /**
4196  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4197  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4198  *
4199  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4200  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4201  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4202  */
4203 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4204 {
4205         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4206         int i, this_nid;
4207
4208         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4209                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4210 }
4211
4212 /**
4213  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4214  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4215  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4216  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4217  *
4218  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4219  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4220  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4221  * PFNs will be 0.
4222  */
4223 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4224                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4225 {
4226         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4227         int i;
4228
4229         *start_pfn = -1UL;
4230         *end_pfn = 0;
4231
4232         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4233                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4234                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4235         }
4236
4237         if (*start_pfn == -1UL)
4238                 *start_pfn = 0;
4239 }
4240
4241 /*
4242  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4243  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4244  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4245  */
4246 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4247 {
4248         int zone_index;
4249         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4250                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4251                         continue;
4252
4253                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4254                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4255                         break;
4256         }
4257
4258         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4259         movable_zone = zone_index;
4260 }
4261
4262 /*
4263  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4264  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4265  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4266  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4267  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4268  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4269  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4270  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4271  */
4272 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4273                                         unsigned long zone_type,
4274                                         unsigned long node_start_pfn,
4275                                         unsigned long node_end_pfn,
4276                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4277                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4278 {
4279         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4280         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4281                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4282                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4283                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4284                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4285                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4286
4287                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4288                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4289                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4290                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4291
4292                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4293                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4294                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4295         }
4296 }
4297
4298 /*
4299  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4300  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4301  */
4302 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4303                                         unsigned long zone_type,
4304                                         unsigned long *ignored)
4305 {
4306         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4307         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4308
4309         /* Get the start and end of the node and zone */
4310         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4311         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4312         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4313         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4314                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4315                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4316
4317         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4318         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4319                 return 0;
4320
4321         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4322         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4323         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4324
4325         /* Return the spanned pages */
4326         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4327 }
4328
4329 /*
4330  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4331  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4332  */
4333 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4334                                 unsigned long range_start_pfn,
4335                                 unsigned long range_end_pfn)
4336 {
4337         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4338         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4339         int i;
4340
4341         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4342                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4343                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4344                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4345         }
4346         return nr_absent;
4347 }
4348
4349 /**
4350  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4351  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4352  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4353  *
4354  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4355  */
4356 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4357                                                         unsigned long end_pfn)
4358 {
4359         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4360 }
4361
4362 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4363 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4364                                         unsigned long zone_type,
4365                                         unsigned long *ignored)
4366 {
4367         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4368         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4369         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4370         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4371
4372         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4373         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4374         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4375
4376         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4377                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4378                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4379         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4380 }
4381
4382 /**
4383  * sanitize_zone_movable_limit - Sanitize the zone_movable_limit array.
4384  *
4385  * zone_movable_limit is initialized as 0. This function will try to get
4386  * the first ZONE_MOVABLE pfn of each node from movablemem_map, and
4387  * assigne them to zone_movable_limit.
4388  * zone_movable_limit[nid] == 0 means no limit for the node.
4389  *
4390  * Note: Each range is represented as [start_pfn, end_pfn)
4391  */
4392 static void __meminit sanitize_zone_movable_limit(void)
4393 {
4394         int map_pos = 0, i, nid;
4395         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4396
4397         if (!movablemem_map.nr_map)
4398                 return;
4399
4400         /* Iterate all ranges from minimum to maximum */
4401         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4402                 /*
4403                  * If we have found lowest pfn of ZONE_MOVABLE of the node
4404                  * specified by user, just go on to check next range.
4405                  */
4406                 if (zone_movable_limit[nid])
4407                         continue;
4408
4409 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4410                 /* Skip DMA memory. */
4411                 if (start_pfn < arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA])
4412                         start_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA];
4413 #endif
4414
4415 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4416                 /* Skip DMA32 memory. */
4417                 if (start_pfn < arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA32])
4418                         start_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA32];
4419 #endif
4420
4421 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4422                 /* Skip lowmem if ZONE_MOVABLE is highmem. */
4423                 if (zone_movable_is_highmem() &&
4424                     start_pfn < arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_HIGHMEM])
4425                         start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_HIGHMEM];
4426 #endif
4427
4428                 if (start_pfn >= end_pfn)
4429                         continue;
4430
4431                 while (map_pos < movablemem_map.nr_map) {
4432                         if (end_pfn <= movablemem_map.map[map_pos].start_pfn)
4433                                 break;
4434
4435                         if (start_pfn >= movablemem_map.map[map_pos].end_pfn) {
4436                                 map_pos++;
4437                                 continue;
4438                         }
4439
4440                         /*
4441                          * The start_pfn of ZONE_MOVABLE is either the minimum
4442                          * pfn specified by movablemem_map, or 0, which means
4443                          * the node has no ZONE_MOVABLE.
4444                          */
4445                         zone_movable_limit[nid] = max(start_pfn,
4446                                         movablemem_map.map[map_pos].start_pfn);
4447
4448                         break;
4449                 }
4450         }
4451 }
4452
4453 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4454 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4455                                         unsigned long zone_type,
4456                                         unsigned long *zones_size)
4457 {
4458         return zones_size[zone_type];
4459 }
4460
4461 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4462                                                 unsigned long zone_type,
4463                                                 unsigned long *zholes_size)
4464 {
4465         if (!zholes_size)
4466                 return 0;
4467
4468         return zholes_size[zone_type];
4469 }
4470 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4471
4472 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4473                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4474 {
4475         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4476         enum zone_type i;
4477
4478         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4479                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4480                                                                 zones_size);
4481         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4482
4483         realtotalpages = totalpages;
4484         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4485                 realtotalpages -=
4486                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4487                                                                 zholes_size);
4488         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4489         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4490                                                         realtotalpages);
4491 }
4492
4493 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4494 /*
4495  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4496  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4497  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4498  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4499  * bytes.
4500  */
4501 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4502 {
4503         unsigned long usemapsize;
4504
4505         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4506         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4507         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4508         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4509         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4510
4511         return usemapsize / 8;
4512 }
4513
4514 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4515                                 struct zone *zone,
4516                                 unsigned long zone_start_pfn,
4517                                 unsigned long zonesize)
4518 {
4519         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4520         zone->pageblock_flags = NULL;
4521         if (usemapsize)
4522                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4523                                                                    usemapsize);
4524 }
4525 #else
4526 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4527                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4528 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4529
4530 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4531
4532 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4533 void __init set_pageblock_order(void)
4534 {
4535         unsigned int order;
4536
4537         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4538         if (pageblock_order)
4539                 return;
4540
4541         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4542                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4543         else
4544                 order = MAX_ORDER - 1;
4545
4546         /*
4547          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4548          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4549          * powerpc.
4550          */
4551         pageblock_order = order;
4552 }
4553 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4554
4555 /*
4556  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4557  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4558  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4559  * the kernel config
4560  */
4561 void __init set_pageblock_order(void)
4562 {
4563 }
4564
4565 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4566
4567 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4568                                                    unsigned long present_pages)
4569 {
4570         unsigned long pages = spanned_pages;
4571
4572         /*
4573          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4574          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4575          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4576          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4577          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4578          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4579          */
4580         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4581             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4582                 pages = present_pages;
4583
4584         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4585 }
4586
4587 /*
4588  * Set up the zone data structures:
4589  *   - mark all pages reserved
4590  *   - mark all memory queues empty
4591  *   - clear the memory bitmaps
4592  *
4593  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4594  */
4595 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4596                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4597 {
4598         enum zone_type j;
4599         int nid = pgdat->node_id;
4600         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4601         int ret;
4602
4603         pgdat_resize_init(pgdat);
4604 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4605         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4606         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4607         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4608 #endif
4609         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4610         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4611         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4612
4613         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4614                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4615                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4616
4617                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4618                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4619                                                                 zholes_size);
4620
4621                 /*
4622                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4623                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4624                  * and per-cpu initialisations
4625                  */
4626                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4627                 if (freesize >= memmap_pages) {
4628                         freesize -= memmap_pages;
4629                         if (memmap_pages)
4630                                 printk(KERN_DEBUG
4631                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4632                                        zone_names[j], memmap_pages);
4633                 } else
4634                         printk(KERN_WARNING
4635                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4636                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4637
4638                 /* Account for reserved pages */
4639                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4640                         freesize -= dma_reserve;
4641                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4642                                         zone_names[0], dma_reserve);
4643                 }
4644
4645                 if (!is_highmem_idx(j))
4646                         nr_kernel_pages += freesize;
4647                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4648                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4649                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4650                 nr_all_pages += freesize;
4651
4652                 zone->spanned_pages = size;
4653                 zone->present_pages = realsize;
4654                 /*
4655                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4656                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4657                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4658                  */
4659                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4660 #ifdef CONFIG_NUMA
4661                 zone->node = nid;
4662                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4663                                                 / 100;
4664                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4665 #endif
4666                 zone->name = zone_names[j];
4667                 spin_lock_init(&zone->lock);
4668                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4669                 zone_seqlock_init(zone);
4670                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4671
4672                 zone_pcp_init(zone);
4673                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4674                 if (!size)
4675                         continue;
4676
4677                 set_pageblock_order();
4678                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4679                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4680                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4681                 BUG_ON(ret);
4682                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4683                 zone_start_pfn += size;
4684         }
4685 }
4686
4687 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4688 {
4689         /* Skip empty nodes */
4690         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4691                 return;
4692
4693 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4694         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4695         if (!pgdat->node_mem_map) {
4696                 unsigned long size, start, end;
4697                 struct page *map;
4698
4699                 /*
4700                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4701                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4702                  * for the buddy allocator to function correctly.
4703                  */
4704                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4705                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4706                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4707                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4708                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4709                 if (!map)
4710                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4711                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4712         }
4713 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4714         /*
4715          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4716          */
4717         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4718                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4719 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4720                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4721                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4722 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4723         }
4724 #endif
4725 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4726 }
4727
4728 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4729                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4730 {
4731         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4732
4733         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4734         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4735
4736         pgdat->node_id = nid;
4737         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4738         init_zone_allows_reclaim(nid);
4739         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4740
4741         alloc_node_mem_map(pgdat);
4742 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4743         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4744                 nid, (unsigned long)pgdat,
4745                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4746 #endif
4747
4748         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4749 }
4750
4751 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4752
4753 #if MAX_NUMNODES > 1
4754 /*
4755  * Figure out the number of possible node ids.
4756  */
4757 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4758 {
4759         unsigned int node;
4760         unsigned int highest = 0;
4761
4762         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4763                 highest = node;
4764         nr_node_ids = highest + 1;
4765 }
4766 #else
4767 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4768 {
4769 }
4770 #endif
4771
4772 /**
4773  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4774  *
4775  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4776  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4777  * all the nodes.
4778  *
4779  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4780  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4781  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4782  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4783  *
4784  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4785  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4786  * populated node map.
4787  *
4788  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4789  * requirement (single node).
4790  */
4791 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4792 {
4793         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4794         unsigned long start, end, mask;
4795         int last_nid = -1;
4796         int i, nid;
4797
4798         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4799                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4800                         last_nid = nid;
4801                         last_end = end;
4802                         continue;
4803                 }
4804
4805                 /*
4806                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4807                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4808                  * too coarse to separate the current node from the last.
4809                  */
4810                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4811                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4812                         mask <<= 1;
4813
4814                 /* accumulate all internode masks */
4815                 accl_mask |= mask;
4816         }
4817
4818         /* convert mask to number of pages */
4819         return ~accl_mask + 1;
4820 }
4821
4822 /* Find the lowest pfn for a node */
4823 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4824 {
4825         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4826         unsigned long start_pfn;
4827         int i;
4828
4829         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4830                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4831
4832         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4833                 printk(KERN_WARNING
4834                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4835                 return 0;
4836         }
4837
4838         return min_pfn;
4839 }
4840
4841 /**
4842  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4843  *
4844  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4845  * add_active_range().
4846  */
4847 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4848 {
4849         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4850 }
4851
4852 /*
4853  * early_calculate_totalpages()
4854  * Sum pages in active regions for movable zone.
4855  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4856  */
4857 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4858 {
4859         unsigned long totalpages = 0;
4860         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4861         int i, nid;
4862
4863         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4864                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4865
4866                 totalpages += pages;
4867                 if (pages)
4868                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4869         }
4870         return totalpages;
4871 }
4872
4873 /*
4874  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4875  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4876  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4877  * others
4878  */
4879 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4880 {
4881         int i, nid;
4882         unsigned long usable_startpfn;
4883         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4884         /* save the state before borrow the nodemask */
4885         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4886         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4887         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4888
4889         /*
4890          * If movablecore was specified, calculate what size of
4891          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4892          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4893          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4894          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4895          * what movablecore would have allowed.
4896          */
4897         if (required_movablecore) {
4898                 unsigned long corepages;
4899
4900                 /*
4901                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4902                  * was requested by the user
4903                  */
4904                 required_movablecore =
4905                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4906                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4907
4908                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4909         }
4910
4911         /*
4912          * If neither kernelcore/movablecore nor movablemem_map is specified,
4913          * there is no ZONE_MOVABLE. But if movablemem_map is specified, the
4914          * start pfn of ZONE_MOVABLE has been stored in zone_movable_limit[].
4915          */
4916         if (!required_kernelcore) {
4917                 if (movablemem_map.nr_map)
4918                         memcpy(zone_movable_pfn, zone_movable_limit,
4919                                 sizeof(zone_movable_pfn));
4920                 goto out;
4921         }
4922
4923         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4924         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4925
4926 restart:
4927         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4928         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4929         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4930                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4931
4932                 /*
4933                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4934                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4935                  * amount of memory for the kernel
4936                  */
4937                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4938                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4939
4940                 /*
4941                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4942                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4943                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4944                  */
4945                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4946
4947                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4948                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4949                         unsigned long size_pages;
4950
4951                         /*
4952                          * Find more memory for kernelcore in
4953                          * [zone_movable_pfn[nid], zone_movable_limit[nid]).
4954                          */
4955                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4956                         if (start_pfn >= end_pfn)
4957                                 continue;
4958
4959                         if (zone_movable_limit[nid]) {
4960                                 end_pfn = min(end_pfn, zone_movable_limit[nid]);
4961                                 /* No range left for kernelcore in this node */
4962                                 if (start_pfn >= end_pfn) {
4963                                         zone_movable_pfn[nid] =
4964                                                         zone_movable_limit[nid];
4965                                         break;
4966                                 }
4967                         }
4968
4969                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4970                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4971                                 unsigned long kernel_pages;
4972                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4973                                                                 - start_pfn;
4974
4975                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4976                                                         kernelcore_remaining);
4977                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4978                                                         required_kernelcore);
4979
4980                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4981                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4982
4983                                         /*
4984                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4985                                          * that if we have to rebalance
4986                                          * kernelcore across nodes, we will
4987                                          * not double account here
4988                                          */
4989                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4990                                         continue;
4991                                 }
4992                                 start_pfn = usable_startpfn;
4993                         }
4994
4995                         /*
4996                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4997                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4998                          * number of pages used as kernelcore
4999                          */
5000                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5001                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5002                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5003                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5004
5005                         /*
5006                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5007                          * break if the kernelcore for this node has been
5008                          * satisified
5009                          */
5010                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5011                                                                 size_pages);
5012                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5013                         if (!kernelcore_remaining)
5014                                 break;
5015                 }
5016         }
5017
5018         /*
5019          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5020          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5021          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5022          * satisified
5023          */
5024         usable_nodes--;
5025         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5026                 goto restart;
5027
5028 out:
5029         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5030         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5031                 zone_movable_pfn[nid] =
5032                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5033
5034         /* restore the node_state */
5035         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5036 }
5037
5038 /* Any regular or high memory on that node ? */
5039 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5040 {
5041         enum zone_type zone_type;
5042
5043         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5044                 return;
5045
5046         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5047                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5048                 if (zone->present_pages) {
5049                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5050                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5051                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5052                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5053                         break;
5054                 }
5055         }
5056 }
5057
5058 /**
5059  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5060  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5061  *
5062  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5063  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5064  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5065  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5066  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5067  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5068  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5069  * at arch_max_dma_pfn.
5070  */
5071 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5072 {
5073         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5074         int i, nid;
5075
5076         /* Record where the zone boundaries are */
5077         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5078                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5079         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5080                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5081         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5082         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5083         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5084                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5085                         continue;
5086                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5087                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5088                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5089                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5090         }
5091         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5092         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5093
5094         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5095         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5096         find_usable_zone_for_movable();
5097         sanitize_zone_movable_limit();
5098         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5099
5100         /* Print out the zone ranges */
5101         printk("Zone ranges:\n");
5102         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5103                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5104                         continue;
5105                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5106                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5107                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5108                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5109                 else
5110                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5111                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5112                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5113                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5114         }
5115
5116         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5117         printk("Movable zone start for each node\n");
5118         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5119                 if (zone_movable_pfn[i])
5120                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5121                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5122         }
5123
5124         /* Print out the early node map */
5125         printk("Early memory node ranges\n");
5126         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5127                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5128                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5129
5130         /* Initialise every node */
5131         mminit_verify_pageflags_layout();
5132         setup_nr_node_ids();
5133         for_each_online_node(nid) {
5134                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5135                 free_area_init_node(nid, NULL,
5136                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5137
5138                 /* Any memory on that node */
5139                 if (pgdat->node_present_pages)
5140                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5141                 check_for_memory(pgdat, nid);
5142         }
5143 }
5144
5145 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5146 {
5147         unsigned long long coremem;
5148         if (!p)
5149                 return -EINVAL;
5150
5151         coremem = memparse(p, &p);
5152         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5153
5154         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5155         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5156
5157         return 0;
5158 }
5159
5160 /*
5161  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5162  * cannot be reclaimed or migrated.
5163  */
5164 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5165 {
5166         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5167 }
5168
5169 /*
5170  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5171  * can be reclaimed or migrated.
5172  */
5173 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5174 {
5175         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5176 }
5177
5178 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5179 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5180
5181 /**
5182  * movablemem_map_overlap() - Check if a range overlaps movablemem_map.map[].
5183  * @start_pfn:  start pfn of the range to be checked
5184  * @end_pfn:    end pfn of the range to be checked (exclusive)
5185  *
5186  * This function checks if a given memory range [start_pfn, end_pfn) overlaps
5187  * the movablemem_map.map[] array.
5188  *
5189  * Return: index of the first overlapped element in movablemem_map.map[]
5190  *         or -1 if they don't overlap each other.
5191  */
5192 int __init movablemem_map_overlap(unsigned long start_pfn,
5193                                    unsigned long end_pfn)
5194 {
5195         int overlap;
5196
5197         if (!movablemem_map.nr_map)
5198                 return -1;
5199
5200         for (overlap = 0; overlap < movablemem_map.nr_map; overlap++)
5201                 if (start_pfn < movablemem_map.map[overlap].end_pfn)
5202                         break;
5203
5204         if (overlap == movablemem_map.nr_map ||
5205             end_pfn <= movablemem_map.map[overlap].start_pfn)
5206                 return -1;
5207
5208         return overlap;
5209 }
5210
5211 /**
5212  * insert_movablemem_map - Insert a memory range in to movablemem_map.map.
5213  * @start_pfn:  start pfn of the range
5214  * @end_pfn:    end pfn of the range
5215  *
5216  * This function will also merge the overlapped ranges, and sort the array
5217  * by start_pfn in monotonic increasing order.
5218  */
5219 void __init insert_movablemem_map(unsigned long start_pfn,
5220                                   unsigned long end_pfn)
5221 {
5222         int pos, overlap;
5223
5224         /*
5225          * pos will be at the 1st overlapped range, or the position
5226          * where the element should be inserted.
5227          */
5228         for (pos = 0; pos < movablemem_map.nr_map; pos++)
5229                 if (start_pfn <= movablemem_map.map[pos].end_pfn)
5230                         break;
5231
5232         /* If there is no overlapped range, just insert the element. */
5233         if (pos == movablemem_map.nr_map ||
5234             end_pfn < movablemem_map.map[pos].start_pfn) {
5235                 /*
5236                  * If pos is not the end of array, we need to move all
5237                  * the rest elements backward.
5238                  */
5239                 if (pos < movablemem_map.nr_map)
5240                         memmove(&movablemem_map.map[pos+1],
5241                                 &movablemem_map.map[pos],
5242                                 sizeof(struct movablemem_entry) *
5243                                 (movablemem_map.nr_map - pos));
5244                 movablemem_map.map[pos].start_pfn = start_pfn;
5245                 movablemem_map.map[pos].end_pfn = end_pfn;
5246                 movablemem_map.nr_map++;
5247                 return;
5248         }
5249
5250         /* overlap will be at the last overlapped range */
5251         for (overlap = pos + 1; overlap < movablemem_map.nr_map; overlap++)
5252                 if (end_pfn < movablemem_map.map[overlap].start_pfn)
5253                         break;
5254
5255         /*
5256          * If there are more ranges overlapped, we need to merge them,
5257          * and move the rest elements forward.
5258          */
5259         overlap--;
5260         movablemem_map.map[pos].start_pfn = min(start_pfn,
5261                                         movablemem_map.map[pos].start_pfn);
5262         movablemem_map.map[pos].end_pfn = max(end_pfn,
5263                                         movablemem_map.map[overlap].end_pfn);
5264
5265         if (pos != overlap && overlap + 1 != movablemem_map.nr_map)
5266                 memmove(&movablemem_map.map[pos+1],
5267                         &movablemem_map.map[overlap+1],
5268                         sizeof(struct movablemem_entry) *
5269                         (movablemem_map.nr_map - overlap - 1));
5270
5271         movablemem_map.nr_map -= overlap - pos;
5272 }
5273
5274 /**
5275  * movablemem_map_add_region - Add a memory range into movablemem_map.
5276  * @start:      physical start address of range
5277  * @end:        physical end address of range
5278  *
5279  * This function transform the physical address into pfn, and then add the
5280  * range into movablemem_map by calling insert_movablemem_map().
5281  */
5282 static void __init movablemem_map_add_region(u64 start, u64 size)
5283 {
5284         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5285
5286         /* In case size == 0 or start + size overflows */
5287         if (start + size <= start)
5288                 return;
5289
5290         if (movablemem_map.nr_map >= ARRAY_SIZE(movablemem_map.map)) {
5291                 pr_err("movablemem_map: too many entries;"
5292                         " ignoring [mem %#010llx-%#010llx]\n",
5293                         (unsigned long long) start,
5294                         (unsigned long long) (start + size - 1));
5295                 return;
5296         }
5297
5298         start_pfn = PFN_DOWN(start);
5299         end_pfn = PFN_UP(start + size);
5300         insert_movablemem_map(start_pfn, end_pfn);
5301 }
5302
5303 /*
5304  * cmdline_parse_movablemem_map - Parse boot option movablemem_map.
5305  * @p:  The boot option of the following format:
5306  *      movablemem_map=nn[KMG]@ss[KMG]
5307  *
5308  * This option sets the memory range [ss, ss+nn) to be used as movable memory.
5309  *
5310  * Return: 0 on success or -EINVAL on failure.
5311  */
5312 static int __init cmdline_parse_movablemem_map(char *p)
5313 {
5314         char *oldp;
5315         u64 start_at, mem_size;
5316
5317         if (!p)
5318                 goto err;
5319
5320         if (!strcmp(p, "acpi"))
5321                 movablemem_map.acpi = true;
5322
5323         /*
5324          * If user decide to use info from BIOS, all the other user specified
5325          * ranges will be ingored.
5326          */
5327         if (movablemem_map.acpi) {
5328                 if (movablemem_map.nr_map) {
5329                         memset(movablemem_map.map, 0,
5330                                 sizeof(struct movablemem_entry)
5331                                 * movablemem_map.nr_map);
5332                         movablemem_map.nr_map = 0;
5333                 }
5334                 return 0;
5335         }
5336
5337         oldp = p;
5338         mem_size = memparse(p, &p);
5339         if (p == oldp)
5340                 goto err;
5341
5342         if (*p == '@') {
5343                 oldp = ++p;
5344                 start_at = memparse(p, &p);
5345                 if (p == oldp || *p != '\0')
5346                         goto err;
5347
5348                 movablemem_map_add_region(start_at, mem_size);
5349                 return 0;
5350         }
5351 err:
5352         return -EINVAL;
5353 }
5354 early_param("movablemem_map", cmdline_parse_movablemem_map);
5355
5356 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5357
5358 /**
5359  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5360  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5361  *
5362  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5363  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5364  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5365  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5366  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5367  * smaller per-cpu batchsize.
5368  */
5369 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5370 {
5371         dma_reserve = new_dma_reserve;
5372 }
5373
5374 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5375 {
5376         free_area_init_node(0, zones_size,
5377                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5378 }
5379
5380 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5381                                  unsigned long action, void *hcpu)
5382 {
5383         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5384
5385         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5386                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5387                 drain_pages(cpu);
5388
5389                 /*
5390                  * Spill the event counters of the dead processor
5391                  * into the current processors event counters.
5392                  * This artificially elevates the count of the current
5393                  * processor.
5394                  */
5395                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5396
5397                 /*
5398                  * Zero the differential counters of the dead processor
5399                  * so that the vm statistics are consistent.
5400                  *
5401                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5402                  * race with what we are doing.
5403                  */
5404                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5405         }
5406         return NOTIFY_OK;
5407 }
5408
5409 void __init page_alloc_init(void)
5410 {
5411         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5412 }
5413
5414 /*
5415  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5416  *      or min_free_kbytes changes.
5417  */
5418 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5419 {
5420         struct pglist_data *pgdat;
5421         unsigned long reserve_pages = 0;
5422         enum zone_type i, j;
5423
5424         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5425                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5426                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5427                         unsigned long max = 0;
5428
5429                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5430                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5431                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5432                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5433                         }
5434
5435                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5436                         max += high_wmark_pages(zone);
5437
5438                         if (max > zone->managed_pages)
5439                                 max = zone->managed_pages;
5440                         reserve_pages += max;
5441                         /*
5442                          * Lowmem reserves are not available to
5443                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5444                          * kswapd tries to balance zones to their high
5445                          * watermark.  As a result, neither should be
5446                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5447                          * situation where reclaim has to clean pages
5448                          * in order to balance the zones.
5449                          */
5450                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5451                 }
5452         }
5453         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5454         totalreserve_pages = reserve_pages;
5455 }
5456
5457 /*
5458  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5459  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5460  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5461  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5462  */
5463 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5464 {
5465         struct pglist_data *pgdat;
5466         enum zone_type j, idx;
5467
5468         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5469                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5470                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5471                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5472
5473                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5474
5475                         idx = j;
5476                         while (idx) {
5477                                 struct zone *lower_zone;
5478
5479                                 idx--;
5480
5481                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5482                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5483
5484                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5485                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5486                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5487                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5488                         }
5489                 }
5490         }
5491
5492         /* update totalreserve_pages */
5493         calculate_totalreserve_pages();
5494 }
5495
5496 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5497 {
5498         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5499         unsigned long lowmem_pages = 0;
5500         struct zone *zone;
5501         unsigned long flags;
5502
5503         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5504         for_each_zone(zone) {
5505                 if (!is_highmem(zone))
5506                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5507         }
5508
5509         for_each_zone(zone) {
5510                 u64 tmp;
5511
5512                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5513                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5514                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5515                 if (is_highmem(zone)) {
5516                         /*
5517                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5518                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5519                          * value here.
5520                          *
5521                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5522                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5523                          * not be capped for highmem.
5524                          */
5525                         unsigned long min_pages;
5526
5527                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5528                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5529                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5530                 } else {
5531                         /*
5532                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5533                          * proportionate to the zone's size.
5534                          */
5535                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5536                 }
5537
5538                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5539                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5540
5541                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5542                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5543         }
5544
5545         /* update totalreserve_pages */
5546         calculate_totalreserve_pages();
5547 }
5548
5549 /**
5550  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5551  * or when memory is hot-{added|removed}
5552  *
5553  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5554  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5555  */
5556 void setup_per_zone_wmarks(void)
5557 {
5558         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5559         __setup_per_zone_wmarks();
5560         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5561 }
5562
5563 /*
5564  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5565  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5566  * to be referenced again before it is swapped out.
5567  *
5568  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5569  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5570  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5571  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5572  *
5573  * total     target    max
5574  * memory    ratio     inactive anon
5575  * -------------------------------------
5576  *   10MB       1         5MB
5577  *  100MB       1        50MB
5578  *    1GB       3       250MB
5579  *   10GB      10       0.9GB
5580  *  100GB      31         3GB
5581  *    1TB     101        10GB
5582  *   10TB     320        32GB
5583  */
5584 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5585 {
5586         unsigned int gb, ratio;
5587
5588         /* Zone size in gigabytes */
5589         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5590         if (gb)
5591                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5592         else
5593                 ratio = 1;
5594
5595         zone->inactive_ratio = ratio;
5596 }
5597
5598 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5599 {
5600         struct zone *zone;
5601
5602         for_each_zone(zone)
5603                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5604 }
5605
5606 /*
5607  * Initialise min_free_kbytes.
5608  *
5609  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5610  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5611  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5612  *
5613  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5614  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5615  *
5616  * which yields
5617  *
5618  * 16MB:        512k
5619  * 32MB:        724k
5620  * 64MB:        1024k
5621  * 128MB:       1448k
5622  * 256MB:       2048k
5623  * 512MB:       2896k
5624  * 1024MB:      4096k
5625  * 2048MB:      5792k
5626  * 4096MB:      8192k
5627  * 8192MB:      11584k
5628  * 16384MB:     16384k
5629  */
5630 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5631 {
5632         unsigned long lowmem_kbytes;
5633
5634         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5635
5636         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5637         if (min_free_kbytes < 128)
5638                 min_free_kbytes = 128;
5639         if (min_free_kbytes > 65536)
5640                 min_free_kbytes = 65536;
5641         setup_per_zone_wmarks();
5642         refresh_zone_stat_thresholds();
5643         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5644         setup_per_zone_inactive_ratio();
5645         return 0;
5646 }
5647 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5648
5649 /*
5650  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5651  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5652  *      changes.
5653  */
5654 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5655         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5656 {
5657         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5658         if (write)
5659                 setup_per_zone_wmarks();
5660         return 0;
5661 }
5662
5663 #ifdef CONFIG_NUMA
5664 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5665         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5666 {
5667         struct zone *zone;
5668         int rc;
5669
5670         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5671         if (rc)
5672                 return rc;
5673
5674         for_each_zone(zone)
5675                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5676                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5677         return 0;
5678 }
5679
5680 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5681         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5682 {
5683         struct zone *zone;
5684         int rc;
5685
5686         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5687         if (rc)
5688                 return rc;
5689
5690         for_each_zone(zone)
5691                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5692                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5693         return 0;
5694 }
5695 #endif
5696
5697 /*
5698  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5699  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5700  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5701  *
5702  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5703  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5704  * if in function of the boot time zone sizes.
5705  */
5706 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5707         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5708 {
5709         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5710         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5711         return 0;
5712 }
5713
5714 /*
5715  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5716  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5717  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5718  */
5719
5720 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5721         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5722 {
5723         struct zone *zone;
5724         unsigned int cpu;
5725         int ret;
5726
5727         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5728         if (!write || (ret < 0))
5729                 return ret;
5730         for_each_populated_zone(zone) {
5731                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5732                         unsigned long  high;
5733                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5734                         setup_pagelist_highmark(
5735                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5736                 }
5737         }
5738         return 0;
5739 }
5740
5741 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5742
5743 #ifdef CONFIG_NUMA
5744 static int __init set_hashdist(char *str)
5745 {
5746         if (!str)
5747                 return 0;
5748         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5749         return 1;
5750 }
5751 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5752 #endif
5753
5754 /*
5755  * allocate a large system hash table from bootmem
5756  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5757  *   quantity of entries
5758  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5759  */
5760 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5761                                      unsigned long bucketsize,
5762                                      unsigned long numentries,
5763                                      int scale,
5764                                      int flags,
5765                                      unsigned int *_hash_shift,
5766                                      unsigned int *_hash_mask,
5767                                      unsigned long low_limit,
5768                                      unsigned long high_limit)
5769 {
5770         unsigned long long max = high_limit;
5771         unsigned long log2qty, size;
5772         void *table = NULL;
5773
5774         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5775         if (!numentries) {
5776                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5777                 numentries = nr_kernel_pages;
5778                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5779                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5780                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5781
5782                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5783                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5784                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5785                 else
5786                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5787
5788                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5789                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5790                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5791                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5792                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5793                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5794                                 BUG_ON(!numentries);
5795                         }
5796                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5797                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5798         }
5799         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5800
5801         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5802         if (max == 0) {
5803                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5804                 do_div(max, bucketsize);
5805         }
5806         max = min(max, 0x80000000ULL);
5807
5808         if (numentries < low_limit)
5809                 numentries = low_limit;
5810         if (numentries > max)
5811                 numentries = max;
5812
5813         log2qty = ilog2(numentries);
5814
5815         do {
5816                 size = bucketsize << log2qty;
5817                 if (flags & HASH_EARLY)
5818                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5819                 else if (hashdist)
5820                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5821                 else {
5822                         /*
5823                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5824                          * some pages at the end of hash table which
5825                          * alloc_pages_exact() automatically does
5826                          */
5827                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5828                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5829                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5830                         }
5831                 }
5832         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5833
5834         if (!table)
5835                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5836
5837         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5838                tablename,
5839                (1UL << log2qty),
5840                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5841                size);
5842
5843         if (_hash_shift)
5844                 *_hash_shift = log2qty;
5845         if (_hash_mask)
5846                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5847
5848         return table;
5849 }
5850
5851 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5852 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5853                                                         unsigned long pfn)
5854 {
5855 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5856         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5857 #else
5858         return zone->pageblock_flags;
5859 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5860 }
5861
5862 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5863 {
5864 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5865         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5866         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5867 #else
5868         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5869         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5870 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5871 }
5872
5873 /**
5874  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5875  * @page: The page within the block of interest
5876  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5877  * @end_bitidx: The last bit of interest
5878  * returns pageblock_bits flags
5879  */
5880 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5881                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5882 {
5883         struct zone *zone;
5884         unsigned long *bitmap;
5885         unsigned long pfn, bitidx;
5886         unsigned long flags = 0;
5887         unsigned long value = 1;
5888
5889         zone = page_zone(page);
5890         pfn = page_to_pfn(page);
5891         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5892         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5893
5894         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5895                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5896                         flags |= value;
5897
5898         return flags;
5899 }
5900
5901 /**
5902  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5903  * @page: The page within the block of interest
5904  * @start_bitidx: The first bit of interest
5905  * @end_bitidx: The last bit of interest
5906  * @flags: The flags to set
5907  */
5908 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5909                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5910 {
5911         struct zone *zone;
5912         unsigned long *bitmap;
5913         unsigned long pfn, bitidx;
5914         unsigned long value = 1;
5915
5916         zone = page_zone(page);
5917         pfn = page_to_pfn(page);
5918         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5919         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5920         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5921         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5922
5923         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5924                 if (flags & value)
5925                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5926                 else
5927                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5928 }
5929
5930 /*
5931  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5932  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5933  *
5934  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5935  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5936  * expect this function should be exact.
5937  */
5938 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5939                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5940 {
5941         unsigned long pfn, iter, found;
5942         int mt;
5943
5944         /*
5945          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5946          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5947          */
5948         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5949                 return false;
5950         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5951         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5952                 return false;
5953
5954         pfn = page_to_pfn(page);
5955         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5956                 unsigned long check = pfn + iter;
5957
5958                 if (!pfn_valid_within(check))
5959                         continue;
5960
5961                 page = pfn_to_page(check);
5962                 /*
5963                  * We can't use page_count without pin a page
5964                  * because another CPU can free compound page.
5965                  * This check already skips compound tails of THP
5966                  * because their page->_count is zero at all time.
5967                  */
5968                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5969                         if (PageBuddy(page))
5970                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5971                         continue;
5972                 }
5973
5974                 /*
5975                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5976                  * page_count() is not 0.
5977                  */
5978                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5979                         continue;
5980
5981                 if (!PageLRU(page))
5982                         found++;
5983                 /*
5984                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5985                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5986                  * and it still to be fixed.
5987                  */
5988                 /*
5989                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5990                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5991                  *
5992                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5993                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5994                  * page at boot.
5995                  */
5996                 if (found > count)
5997                         return true;
5998         }
5999         return false;
6000 }
6001
6002 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6003 {
6004         struct zone *zone;
6005         unsigned long pfn;
6006
6007         /*
6008          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6009          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6010          * the zone but still within the section.
6011          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6012          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6013          */
6014         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6015                 return false;
6016
6017         zone = page_zone(page);
6018         pfn = page_to_pfn(page);
6019         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
6020                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
6021                 return false;
6022
6023         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6024 }
6025
6026 #ifdef CONFIG_CMA
6027
6028 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6029 {
6030         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6031                              pageblock_nr_pages) - 1);
6032 }
6033
6034 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6035 {
6036         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6037                                 pageblock_nr_pages));
6038 }
6039
6040 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6041 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6042                                         unsigned long start, unsigned long end)
6043 {
6044         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6045         unsigned long nr_reclaimed;
6046         unsigned long pfn = start;
6047         unsigned int tries = 0;
6048         int ret = 0;
6049
6050         migrate_prep();
6051
6052         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6053                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6054                         ret = -EINTR;
6055                         break;
6056                 }
6057
6058                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6059                         cc->nr_migratepages = 0;
6060                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6061                                                          pfn, end, true);
6062                         if (!pfn) {
6063                                 ret = -EINTR;
6064                                 break;
6065                         }
6066                         tries = 0;
6067                 } else if (++tries == 5) {
6068                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6069                         break;
6070                 }
6071
6072                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6073                                                         &cc->migratepages);
6074                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6075
6076                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages,
6077                                     alloc_migrate_target,
6078                                     0, false, MIGRATE_SYNC,
6079                                     MR_CMA);
6080         }
6081         if (ret < 0) {
6082                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6083                 return ret;
6084         }
6085         return 0;
6086 }
6087
6088 /**
6089  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6090  * @start:      start PFN to allocate
6091  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6092  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6093  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6094  *                      in range must have the same migratetype and it must
6095  *                      be either of the two.
6096  *
6097  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6098  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6099  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6100  * pages fall in.
6101  *
6102  * The PFN range must belong to a single zone.
6103  *
6104  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6105  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6106  * need to be freed with free_contig_range().
6107  */
6108 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6109                        unsigned migratetype)
6110 {
6111         unsigned long outer_start, outer_end;
6112         int ret = 0, order;
6113
6114         struct compact_control cc = {
6115                 .nr_migratepages = 0,
6116                 .order = -1,
6117                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6118                 .sync = true,
6119                 .ignore_skip_hint = true,
6120         };
6121         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6122
6123         /*
6124          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6125          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6126          * have different sizes, and due to the way page allocator
6127          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6128          * that page allocator won't try to merge buddies from
6129          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6130          * other migration type.
6131          *
6132          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6133          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6134          * we are interested in).  This will put all the pages in
6135          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6136          *
6137          * When this is done, we take the pages in range from page
6138          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6139          * page allocator will never consider using them.
6140          *
6141          * This lets us mark the pageblocks back as
6142          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6143          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6144          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6145          */
6146
6147         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6148                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6149                                        false);
6150         if (ret)
6151                 return ret;
6152
6153         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6154         if (ret)
6155                 goto done;
6156
6157         /*
6158          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6159          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6160          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6161          * What we are going to do is to allocate all pages from
6162          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6163          *
6164          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6165          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6166          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6167          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6168          * once this is done free the pages we are not interested in.
6169          *
6170          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6171          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6172          */
6173
6174         lru_add_drain_all();
6175         drain_all_pages();
6176
6177         order = 0;
6178         outer_start = start;
6179         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6180                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6181                         ret = -EBUSY;
6182                         goto done;
6183                 }
6184                 outer_start &= ~0UL << order;
6185         }
6186
6187         /* Make sure the range is really isolated. */
6188         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6189                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6190                        outer_start, end);
6191                 ret = -EBUSY;
6192                 goto done;
6193         }
6194
6195
6196         /* Grab isolated pages from freelists. */
6197         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6198         if (!outer_end) {
6199                 ret = -EBUSY;
6200                 goto done;
6201         }
6202
6203         /* Free head and tail (if any) */
6204         if (start != outer_start)
6205                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6206         if (end != outer_end)
6207                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6208
6209 done:
6210         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6211                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6212         return ret;
6213 }
6214
6215 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6216 {
6217         unsigned int count = 0;
6218
6219         for (; nr_pages--; pfn++) {
6220                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6221
6222                 count += page_count(page) != 1;
6223                 __free_page(page);
6224         }
6225         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6226 }
6227 #endif
6228
6229 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6230 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
6231 {
6232         struct zone *zone = data;
6233         int cpu;
6234         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
6235
6236         for_each_possible_cpu(cpu) {
6237                 struct per_cpu_pageset *pset;
6238                 struct per_cpu_pages *pcp;
6239
6240                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6241                 pcp = &pset->pcp;
6242
6243                 local_irq_save(flags);
6244                 if (pcp->count > 0)
6245                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6246                 drain_zonestat(zone, pset);
6247                 setup_pageset(pset, batch);
6248                 local_irq_restore(flags);
6249         }
6250         return 0;
6251 }
6252
6253 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6254 {
6255         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6256 }
6257 #endif
6258
6259 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6260 {
6261         unsigned long flags;
6262         int cpu;
6263         struct per_cpu_pageset *pset;
6264
6265         /* avoid races with drain_pages()  */
6266         local_irq_save(flags);
6267         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6268                 for_each_online_cpu(cpu) {
6269                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6270                         drain_zonestat(zone, pset);
6271                 }
6272                 free_percpu(zone->pageset);
6273                 zone->pageset = &boot_pageset;
6274         }
6275         local_irq_restore(flags);
6276 }
6277
6278 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6279 /*
6280  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6281  */
6282 void
6283 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6284 {
6285         struct page *page;
6286         struct zone *zone;
6287         int order, i;
6288         unsigned long pfn;
6289         unsigned long flags;
6290         /* find the first valid pfn */
6291         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6292                 if (pfn_valid(pfn))
6293                         break;
6294         if (pfn == end_pfn)
6295                 return;
6296         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6297         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6298         pfn = start_pfn;
6299         while (pfn < end_pfn) {
6300                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6301                         pfn++;
6302                         continue;
6303                 }
6304                 page = pfn_to_page(pfn);
6305                 /*
6306                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6307                  * page_count() is not 0.
6308                  */
6309                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6310                         pfn++;
6311                         SetPageReserved(page);
6312                         continue;
6313                 }
6314
6315                 BUG_ON(page_count(page));
6316                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6317                 order = page_order(page);
6318 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6319                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6320                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6321 #endif
6322                 list_del(&page->lru);
6323                 rmv_page_order(page);
6324                 zone->free_area[order].nr_free--;
6325                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6326                         SetPageReserved((page+i));
6327                 pfn += (1 << order);
6328         }
6329         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6330 }
6331 #endif
6332
6333 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6334 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6335 {
6336         struct zone *zone = page_zone(page);
6337         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6338         unsigned long flags;
6339         int order;
6340
6341         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6342         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6343                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6344
6345                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6346                         break;
6347         }
6348         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6349
6350         return order < MAX_ORDER;
6351 }
6352 #endif
6353
6354 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6355         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6356         {1UL << PG_error,               "error"         },
6357         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6358         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6359         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6360         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6361         {1UL << PG_active,              "active"        },
6362         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6363         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6364         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6365         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6366         {1UL << PG_private,             "private"       },
6367         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6368         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6369 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6370         {1UL << PG_head,                "head"          },
6371         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6372 #else
6373         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6374 #endif
6375         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6376         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6377         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6378         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6379         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6380 #ifdef CONFIG_MMU
6381         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6382 #endif
6383 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6384         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6385 #endif
6386 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6387         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6388 #endif
6389 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6390         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6391 #endif
6392 };
6393
6394 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6395 {
6396         const char *delim = "";
6397         unsigned long mask;
6398         int i;
6399
6400         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6401
6402         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6403
6404         /* remove zone id */
6405         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6406
6407         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6408
6409                 mask = pageflag_names[i].mask;
6410                 if ((flags & mask) != mask)
6411                         continue;
6412
6413                 flags &= ~mask;
6414                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6415                 delim = "|";
6416         }
6417
6418         /* check for left over flags */
6419         if (flags)
6420                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6421
6422         printk(")\n");
6423 }
6424
6425 void dump_page(struct page *page)
6426 {
6427         printk(KERN_ALERT
6428                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6429                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6430                 page->mapping, page->index);
6431         dump_page_flags(page->flags);
6432         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6433 }