mm: page_alloc: lookup pageblock migratetype with IRQs enabled during free
[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/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
265                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
266                         start_pfn, start_pfn + sp);
267
268         return ret;
269 }
270
271 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
274                 return 0;
275         if (zone != page_zone(page))
276                 return 0;
277
278         return 1;
279 }
280 /*
281  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
282  */
283 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
286                 return 1;
287         if (!page_is_consistent(zone, page))
288                 return 1;
289
290         return 0;
291 }
292 #else
293 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
294 {
295         return 0;
296 }
297 #endif
298
299 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
300                 unsigned long bad_flags)
301 {
302         static unsigned long resume;
303         static unsigned long nr_shown;
304         static unsigned long nr_unshown;
305
306         /* Don't complain about poisoned pages */
307         if (PageHWPoison(page)) {
308                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
309                 return;
310         }
311
312         /*
313          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
314          * or allow a steady drip of one report per second.
315          */
316         if (nr_shown == 60) {
317                 if (time_before(jiffies, resume)) {
318                         nr_unshown++;
319                         goto out;
320                 }
321                 if (nr_unshown) {
322                         printk(KERN_ALERT
323                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
324                                 nr_unshown);
325                         nr_unshown = 0;
326                 }
327                 nr_shown = 0;
328         }
329         if (nr_shown++ == 0)
330                 resume = jiffies + 60 * HZ;
331
332         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
333                 current->comm, page_to_pfn(page));
334         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
335
336         print_modules();
337         dump_stack();
338 out:
339         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
340         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
341         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
342 }
343
344 /*
345  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
346  *
347  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
348  *
349  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
350  *
351  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
352  * pointing at the head page.
353  *
354  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
355  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
356  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
357  */
358
359 static void free_compound_page(struct page *page)
360 {
361         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
362 }
363
364 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365 {
366         int i;
367         int nr_pages = 1 << order;
368
369         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
370         set_compound_order(page, order);
371         __SetPageHead(page);
372         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
373                 struct page *p = page + i;
374                 set_page_count(p, 0);
375                 p->first_page = page;
376                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
377                 smp_wmb();
378                 __SetPageTail(p);
379         }
380 }
381
382 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
383 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
384 {
385         int i;
386         int nr_pages = 1 << order;
387         int bad = 0;
388
389         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
390                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
391                 bad++;
392         }
393
394         __ClearPageHead(page);
395
396         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
397                 struct page *p = page + i;
398
399                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
400                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
401                         bad++;
402                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
403                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
404                         bad++;
405                 }
406                 __ClearPageTail(p);
407         }
408
409         return bad;
410 }
411
412 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
413 {
414         int i;
415
416         /*
417          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
418          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
419          */
420         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
421         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
422                 clear_highpage(page + i);
423 }
424
425 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
426 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
427
428 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
429 {
430         unsigned long res;
431
432         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
433                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
434                 return 0;
435         }
436         _debug_guardpage_minorder = res;
437         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
438         return 0;
439 }
440 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
441
442 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
443 {
444         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
445 }
446
447 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
448 {
449         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
450 }
451 #else
452 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
453 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
454 #endif
455
456 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
457 {
458         set_page_private(page, order);
459         __SetPageBuddy(page);
460 }
461
462 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
463 {
464         __ClearPageBuddy(page);
465         set_page_private(page, 0);
466 }
467
468 /*
469  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
470  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
471  *
472  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
473  * the following equation:
474  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
475  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
476  * 1 buddy is #10:
477  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
478  *
479  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
480  * satisfies the following equation:
481  *     P = B & ~(1 << O)
482  *
483  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
484  */
485 static inline unsigned long
486 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
487 {
488         return page_idx ^ (1 << order);
489 }
490
491 /*
492  * This function checks whether a page is free && is the buddy
493  * we can do coalesce a page and its buddy if
494  * (a) the buddy is not in a hole &&
495  * (b) the buddy is in the buddy system &&
496  * (c) a page and its buddy have the same order &&
497  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
498  *
499  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
500  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
501  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
502  * serialized by zone->lock.
503  *
504  * For recording page's order, we use page_private(page).
505  */
506 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
507                                                                 int order)
508 {
509         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
510                 return 0;
511
512         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
513                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
514
515                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
516                         return 0;
517
518                 return 1;
519         }
520
521         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
522                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
523
524                 /*
525                  * zone check is done late to avoid uselessly
526                  * calculating zone/node ids for pages that could
527                  * never merge.
528                  */
529                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
530                         return 0;
531
532                 return 1;
533         }
534         return 0;
535 }
536
537 /*
538  * Freeing function for a buddy system allocator.
539  *
540  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
541  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
542  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
543  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
544  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
545  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
546  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
547  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
548  * parts of the VM system.
549  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
550  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
551  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
552  * field.
553  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
554  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
555  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
556  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
557  * triggers coalescing into a block of larger size.
558  *
559  * -- nyc
560  */
561
562 static inline void __free_one_page(struct page *page,
563                 unsigned long pfn,
564                 struct zone *zone, unsigned int order,
565                 int migratetype)
566 {
567         unsigned long page_idx;
568         unsigned long combined_idx;
569         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
570         struct page *buddy;
571
572         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
573
574         if (unlikely(PageCompound(page)))
575                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
576                         return;
577
578         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
579
580         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
581
582         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
583         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
584
585         while (order < MAX_ORDER-1) {
586                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
587                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
588                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
589                         break;
590                 /*
591                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
592                  * merge with it and move up one order.
593                  */
594                 if (page_is_guard(buddy)) {
595                         clear_page_guard_flag(buddy);
596                         set_page_private(page, 0);
597                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
598                                                   migratetype);
599                 } else {
600                         list_del(&buddy->lru);
601                         zone->free_area[order].nr_free--;
602                         rmv_page_order(buddy);
603                 }
604                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
605                 page = page + (combined_idx - page_idx);
606                 page_idx = combined_idx;
607                 order++;
608         }
609         set_page_order(page, order);
610
611         /*
612          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
613          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
614          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
615          * that is happening, add the free page to the tail of the list
616          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
617          * as a higher order page
618          */
619         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
620                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
621                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
622                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
623                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
624                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
625                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
626                         list_add_tail(&page->lru,
627                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
628                         goto out;
629                 }
630         }
631
632         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
633 out:
634         zone->free_area[order].nr_free++;
635 }
636
637 static inline int free_pages_check(struct page *page)
638 {
639         const char *bad_reason = NULL;
640         unsigned long bad_flags = 0;
641
642         if (unlikely(page_mapcount(page)))
643                 bad_reason = "nonzero mapcount";
644         if (unlikely(page->mapping != NULL))
645                 bad_reason = "non-NULL mapping";
646         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
647                 bad_reason = "nonzero _count";
648         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
649                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
650                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
651         }
652         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
653                 bad_reason = "cgroup check failed";
654         if (unlikely(bad_reason)) {
655                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
656                 return 1;
657         }
658         page_cpupid_reset_last(page);
659         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
660                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
661         return 0;
662 }
663
664 /*
665  * Frees a number of pages from the PCP lists
666  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
667  * count is the number of pages to free.
668  *
669  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
670  * see if this freeing clears that state.
671  *
672  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
673  * pinned" detection logic.
674  */
675 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
676                                         struct per_cpu_pages *pcp)
677 {
678         int migratetype = 0;
679         int batch_free = 0;
680         int to_free = count;
681
682         spin_lock(&zone->lock);
683         zone->pages_scanned = 0;
684
685         while (to_free) {
686                 struct page *page;
687                 struct list_head *list;
688
689                 /*
690                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
691                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
692                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
693                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
694                  * lists
695                  */
696                 do {
697                         batch_free++;
698                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
699                                 migratetype = 0;
700                         list = &pcp->lists[migratetype];
701                 } while (list_empty(list));
702
703                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
704                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
705                         batch_free = to_free;
706
707                 do {
708                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
709
710                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
711                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
712                         list_del(&page->lru);
713                         mt = get_freepage_migratetype(page);
714                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
715                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
716                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
717                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
718                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
719                                 if (is_migrate_cma(mt))
720                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
721                         }
722                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
723         }
724         spin_unlock(&zone->lock);
725 }
726
727 static void free_one_page(struct zone *zone,
728                                 struct page *page, unsigned long pfn,
729                                 int order,
730                                 int migratetype)
731 {
732         spin_lock(&zone->lock);
733         zone->pages_scanned = 0;
734
735         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
736         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
737                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
738         spin_unlock(&zone->lock);
739 }
740
741 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
742 {
743         int i;
744         int bad = 0;
745
746         trace_mm_page_free(page, order);
747         kmemcheck_free_shadow(page, order);
748
749         if (PageAnon(page))
750                 page->mapping = NULL;
751         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
752                 bad += free_pages_check(page + i);
753         if (bad)
754                 return false;
755
756         if (!PageHighMem(page)) {
757                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
758                                            PAGE_SIZE << order);
759                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
760                                            PAGE_SIZE << order);
761         }
762         arch_free_page(page, order);
763         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
764
765         return true;
766 }
767
768 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
769 {
770         unsigned long flags;
771         int migratetype;
772         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
773
774         if (!free_pages_prepare(page, order))
775                 return;
776
777         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
778         local_irq_save(flags);
779         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
780         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
781         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
782         local_irq_restore(flags);
783 }
784
785 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
786 {
787         unsigned int nr_pages = 1 << order;
788         struct page *p = page;
789         unsigned int loop;
790
791         prefetchw(p);
792         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
793                 prefetchw(p + 1);
794                 __ClearPageReserved(p);
795                 set_page_count(p, 0);
796         }
797         __ClearPageReserved(p);
798         set_page_count(p, 0);
799
800         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
801         set_page_refcounted(page);
802         __free_pages(page, order);
803 }
804
805 #ifdef CONFIG_CMA
806 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
807 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
808 {
809         unsigned i = pageblock_nr_pages;
810         struct page *p = page;
811
812         do {
813                 __ClearPageReserved(p);
814                 set_page_count(p, 0);
815         } while (++p, --i);
816
817         set_page_refcounted(page);
818         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
819         __free_pages(page, pageblock_order);
820         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
821 }
822 #endif
823
824 /*
825  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
826  * Please do not alter this order without good reasons and regression
827  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
828  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
829  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
830  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
831  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
832  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
833  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
834  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
835  *
836  * -- nyc
837  */
838 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
839         int low, int high, struct free_area *area,
840         int migratetype)
841 {
842         unsigned long size = 1 << high;
843
844         while (high > low) {
845                 area--;
846                 high--;
847                 size >>= 1;
848                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
849
850 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
851                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
852                         /*
853                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
854                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
855                          * Corresponding page table entries will not be touched,
856                          * pages will stay not present in virtual address space
857                          */
858                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
859                         set_page_guard_flag(&page[size]);
860                         set_page_private(&page[size], high);
861                         /* Guard pages are not available for any usage */
862                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
863                                                   migratetype);
864                         continue;
865                 }
866 #endif
867                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
868                 area->nr_free++;
869                 set_page_order(&page[size], high);
870         }
871 }
872
873 /*
874  * This page is about to be returned from the page allocator
875  */
876 static inline int check_new_page(struct page *page)
877 {
878         const char *bad_reason = NULL;
879         unsigned long bad_flags = 0;
880
881         if (unlikely(page_mapcount(page)))
882                 bad_reason = "nonzero mapcount";
883         if (unlikely(page->mapping != NULL))
884                 bad_reason = "non-NULL mapping";
885         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
886                 bad_reason = "nonzero _count";
887         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
888                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
889                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
890         }
891         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
892                 bad_reason = "cgroup check failed";
893         if (unlikely(bad_reason)) {
894                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
895                 return 1;
896         }
897         return 0;
898 }
899
900 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
901 {
902         int i;
903
904         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
905                 struct page *p = page + i;
906                 if (unlikely(check_new_page(p)))
907                         return 1;
908         }
909
910         set_page_private(page, 0);
911         set_page_refcounted(page);
912
913         arch_alloc_page(page, order);
914         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
915
916         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
917                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
918
919         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
920                 prep_compound_page(page, order);
921
922         return 0;
923 }
924
925 /*
926  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
927  * the smallest available page from the freelists
928  */
929 static inline
930 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
931                                                 int migratetype)
932 {
933         unsigned int current_order;
934         struct free_area *area;
935         struct page *page;
936
937         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
938         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
939                 area = &(zone->free_area[current_order]);
940                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
941                         continue;
942
943                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
944                                                         struct page, lru);
945                 list_del(&page->lru);
946                 rmv_page_order(page);
947                 area->nr_free--;
948                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
949                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
950                 return page;
951         }
952
953         return NULL;
954 }
955
956
957 /*
958  * This array describes the order lists are fallen back to when
959  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
960  */
961 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
962         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
963         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
964 #ifdef CONFIG_CMA
965         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
966         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
967 #else
968         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
969 #endif
970         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
971 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
972         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
973 #endif
974 };
975
976 /*
977  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
978  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
979  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
980  */
981 int move_freepages(struct zone *zone,
982                           struct page *start_page, struct page *end_page,
983                           int migratetype)
984 {
985         struct page *page;
986         unsigned long order;
987         int pages_moved = 0;
988
989 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
990         /*
991          * page_zone is not safe to call in this context when
992          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
993          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
994          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
995          * grouping pages by mobility
996          */
997         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
998 #endif
999
1000         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1001                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1002                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1003
1004                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1005                         page++;
1006                         continue;
1007                 }
1008
1009                 if (!PageBuddy(page)) {
1010                         page++;
1011                         continue;
1012                 }
1013
1014                 order = page_order(page);
1015                 list_move(&page->lru,
1016                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1017                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1018                 page += 1 << order;
1019                 pages_moved += 1 << order;
1020         }
1021
1022         return pages_moved;
1023 }
1024
1025 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1026                                 int migratetype)
1027 {
1028         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1029         struct page *start_page, *end_page;
1030
1031         start_pfn = page_to_pfn(page);
1032         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1033         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1034         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1035         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1036
1037         /* Do not cross zone boundaries */
1038         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1039                 start_page = page;
1040         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1041                 return 0;
1042
1043         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1044 }
1045
1046 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1047                                         int start_order, int migratetype)
1048 {
1049         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1050
1051         while (nr_pageblocks--) {
1052                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1053                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1054         }
1055 }
1056
1057 /*
1058  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1059  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1060  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1061  *
1062  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1063  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1064  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1065  *
1066  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1067  * if it was unchanged).
1068  */
1069 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1070                                   int start_type, int fallback_type)
1071 {
1072         int current_order = page_order(page);
1073
1074         /*
1075          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1076          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1077          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1078          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1079          */
1080         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1081                 return fallback_type;
1082
1083         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1084         if (current_order >= pageblock_order) {
1085                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1086                 return start_type;
1087         }
1088
1089         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1090             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1091             page_group_by_mobility_disabled) {
1092                 int pages;
1093
1094                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1095
1096                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1097                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1098                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1099
1100                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1101                         return start_type;
1102                 }
1103
1104         }
1105
1106         return fallback_type;
1107 }
1108
1109 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1110 static inline struct page *
1111 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1112 {
1113         struct free_area *area;
1114         int current_order;
1115         struct page *page;
1116         int migratetype, new_type, i;
1117
1118         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1119         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1120                                                 --current_order) {
1121                 for (i = 0;; i++) {
1122                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1123
1124                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1125                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1126                                 break;
1127
1128                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1129                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1130                                 continue;
1131
1132                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1133                                         struct page, lru);
1134                         area->nr_free--;
1135
1136                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1137                                                           start_migratetype,
1138                                                           migratetype);
1139
1140                         /* Remove the page from the freelists */
1141                         list_del(&page->lru);
1142                         rmv_page_order(page);
1143
1144                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1145                                new_type);
1146                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1147                          * migratetype depending on the decisions in
1148                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1149                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1150                          */
1151                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1152
1153                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1154                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1155
1156                         return page;
1157                 }
1158         }
1159
1160         return NULL;
1161 }
1162
1163 /*
1164  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1165  * Call me with the zone->lock already held.
1166  */
1167 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1168                                                 int migratetype)
1169 {
1170         struct page *page;
1171
1172 retry_reserve:
1173         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1174
1175         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1176                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1177
1178                 /*
1179                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1180                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1181                  * and we want just one call site
1182                  */
1183                 if (!page) {
1184                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1185                         goto retry_reserve;
1186                 }
1187         }
1188
1189         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1190         return page;
1191 }
1192
1193 /*
1194  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1195  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1196  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1197  */
1198 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1199                         unsigned long count, struct list_head *list,
1200                         int migratetype, int cold)
1201 {
1202         int i;
1203
1204         spin_lock(&zone->lock);
1205         for (i = 0; i < count; ++i) {
1206                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1207                 if (unlikely(page == NULL))
1208                         break;
1209
1210                 /*
1211                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1212                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1213                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1214                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1215                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1216                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1217                  * properly.
1218                  */
1219                 if (likely(cold == 0))
1220                         list_add(&page->lru, list);
1221                 else
1222                         list_add_tail(&page->lru, list);
1223                 list = &page->lru;
1224                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1225                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1226                                               -(1 << order));
1227         }
1228         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1229         spin_unlock(&zone->lock);
1230         return i;
1231 }
1232
1233 #ifdef CONFIG_NUMA
1234 /*
1235  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1236  * currently executing processor on remote nodes after they have
1237  * expired.
1238  *
1239  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1240  * a single processor.
1241  */
1242 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1243 {
1244         unsigned long flags;
1245         int to_drain;
1246         unsigned long batch;
1247
1248         local_irq_save(flags);
1249         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1250         if (pcp->count >= batch)
1251                 to_drain = batch;
1252         else
1253                 to_drain = pcp->count;
1254         if (to_drain > 0) {
1255                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1256                 pcp->count -= to_drain;
1257         }
1258         local_irq_restore(flags);
1259 }
1260 #endif
1261
1262 /*
1263  * Drain pages of the indicated processor.
1264  *
1265  * The processor must either be the current processor and the
1266  * thread pinned to the current processor or a processor that
1267  * is not online.
1268  */
1269 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1270 {
1271         unsigned long flags;
1272         struct zone *zone;
1273
1274         for_each_populated_zone(zone) {
1275                 struct per_cpu_pageset *pset;
1276                 struct per_cpu_pages *pcp;
1277
1278                 local_irq_save(flags);
1279                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1280
1281                 pcp = &pset->pcp;
1282                 if (pcp->count) {
1283                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1284                         pcp->count = 0;
1285                 }
1286                 local_irq_restore(flags);
1287         }
1288 }
1289
1290 /*
1291  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1292  */
1293 void drain_local_pages(void *arg)
1294 {
1295         drain_pages(smp_processor_id());
1296 }
1297
1298 /*
1299  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1300  *
1301  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1302  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1303  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1304  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1305  * before the call to on_each_cpu_mask().
1306  */
1307 void drain_all_pages(void)
1308 {
1309         int cpu;
1310         struct per_cpu_pageset *pcp;
1311         struct zone *zone;
1312
1313         /*
1314          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1315          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1316          */
1317         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1318
1319         /*
1320          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1321          * as offline notification will cause the notified
1322          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1323          * disables preemption as part of its processing
1324          */
1325         for_each_online_cpu(cpu) {
1326                 bool has_pcps = false;
1327                 for_each_populated_zone(zone) {
1328                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1329                         if (pcp->pcp.count) {
1330                                 has_pcps = true;
1331                                 break;
1332                         }
1333                 }
1334                 if (has_pcps)
1335                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1336                 else
1337                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1338         }
1339         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1340 }
1341
1342 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1343
1344 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1345 {
1346         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1347         unsigned long flags;
1348         int order, t;
1349         struct list_head *curr;
1350
1351         if (zone_is_empty(zone))
1352                 return;
1353
1354         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1355
1356         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1357         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1358                 if (pfn_valid(pfn)) {
1359                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1360
1361                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1362                                 swsusp_unset_page_free(page);
1363                 }
1364
1365         for_each_migratetype_order(order, t) {
1366                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1367                         unsigned long i;
1368
1369                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1370                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1371                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1372                 }
1373         }
1374         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1375 }
1376 #endif /* CONFIG_PM */
1377
1378 /*
1379  * Free a 0-order page
1380  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1381  */
1382 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1383 {
1384         struct zone *zone = page_zone(page);
1385         struct per_cpu_pages *pcp;
1386         unsigned long flags;
1387         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1388         int migratetype;
1389
1390         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1391                 return;
1392
1393         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1394         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1395         local_irq_save(flags);
1396         __count_vm_event(PGFREE);
1397
1398         /*
1399          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1400          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1401          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1402          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1403          * excessively into the page allocator
1404          */
1405         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1406                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1407                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1408                         goto out;
1409                 }
1410                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1411         }
1412
1413         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1414         if (cold)
1415                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1416         else
1417                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1418         pcp->count++;
1419         if (pcp->count >= pcp->high) {
1420                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1421                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1422                 pcp->count -= batch;
1423         }
1424
1425 out:
1426         local_irq_restore(flags);
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Free a list of 0-order pages
1431  */
1432 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1433 {
1434         struct page *page, *next;
1435
1436         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1437                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1438                 free_hot_cold_page(page, cold);
1439         }
1440 }
1441
1442 /*
1443  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1444  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1445  * Each sub-page must be freed individually.
1446  *
1447  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1448  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1449  */
1450 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1451 {
1452         int i;
1453
1454         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1455         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1456
1457 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1458         /*
1459          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1460          * otherwise free the whole shadow.
1461          */
1462         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1463                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1464 #endif
1465
1466         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1467                 set_page_refcounted(page + i);
1468 }
1469 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1470
1471 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1472 {
1473         unsigned long watermark;
1474         struct zone *zone;
1475         int mt;
1476
1477         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1478
1479         zone = page_zone(page);
1480         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1481
1482         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1483                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1484                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1485                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1486                         return 0;
1487
1488                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1489         }
1490
1491         /* Remove page from free list */
1492         list_del(&page->lru);
1493         zone->free_area[order].nr_free--;
1494         rmv_page_order(page);
1495
1496         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1497         if (order >= pageblock_order - 1) {
1498                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1499                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1500                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1501                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1502                                 set_pageblock_migratetype(page,
1503                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1504                 }
1505         }
1506
1507         return 1UL << order;
1508 }
1509
1510 /*
1511  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1512  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1513  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1514  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1515  * are enabled.
1516  *
1517  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1518  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1519  */
1520 int split_free_page(struct page *page)
1521 {
1522         unsigned int order;
1523         int nr_pages;
1524
1525         order = page_order(page);
1526
1527         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1528         if (!nr_pages)
1529                 return 0;
1530
1531         /* Split into individual pages */
1532         set_page_refcounted(page);
1533         split_page(page, order);
1534         return nr_pages;
1535 }
1536
1537 /*
1538  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1539  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1540  * or two.
1541  */
1542 static inline
1543 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1544                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1545                         int migratetype)
1546 {
1547         unsigned long flags;
1548         struct page *page;
1549         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1550
1551 again:
1552         if (likely(order == 0)) {
1553                 struct per_cpu_pages *pcp;
1554                 struct list_head *list;
1555
1556                 local_irq_save(flags);
1557                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1558                 list = &pcp->lists[migratetype];
1559                 if (list_empty(list)) {
1560                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1561                                         pcp->batch, list,
1562                                         migratetype, cold);
1563                         if (unlikely(list_empty(list)))
1564                                 goto failed;
1565                 }
1566
1567                 if (cold)
1568                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1569                 else
1570                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1571
1572                 list_del(&page->lru);
1573                 pcp->count--;
1574         } else {
1575                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1576                         /*
1577                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1578                          *
1579                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1580                          * properly detect and handle allocation failures.
1581                          *
1582                          * We most definitely don't want callers attempting to
1583                          * allocate greater than order-1 page units with
1584                          * __GFP_NOFAIL.
1585                          */
1586                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1587                 }
1588                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1589                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1590                 spin_unlock(&zone->lock);
1591                 if (!page)
1592                         goto failed;
1593                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1594                                           get_freepage_migratetype(page));
1595         }
1596
1597         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1598
1599         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1600         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1601         local_irq_restore(flags);
1602
1603         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1604         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1605                 goto again;
1606         return page;
1607
1608 failed:
1609         local_irq_restore(flags);
1610         return NULL;
1611 }
1612
1613 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1614
1615 static struct {
1616         struct fault_attr attr;
1617
1618         u32 ignore_gfp_highmem;
1619         u32 ignore_gfp_wait;
1620         u32 min_order;
1621 } fail_page_alloc = {
1622         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1623         .ignore_gfp_wait = 1,
1624         .ignore_gfp_highmem = 1,
1625         .min_order = 1,
1626 };
1627
1628 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1629 {
1630         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1631 }
1632 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1633
1634 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1635 {
1636         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1637                 return false;
1638         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1639                 return false;
1640         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1641                 return false;
1642         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1643                 return false;
1644
1645         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1646 }
1647
1648 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1649
1650 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1651 {
1652         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1653         struct dentry *dir;
1654
1655         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1656                                         &fail_page_alloc.attr);
1657         if (IS_ERR(dir))
1658                 return PTR_ERR(dir);
1659
1660         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1661                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1662                 goto fail;
1663         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1664                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1665                 goto fail;
1666         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1667                                 &fail_page_alloc.min_order))
1668                 goto fail;
1669
1670         return 0;
1671 fail:
1672         debugfs_remove_recursive(dir);
1673
1674         return -ENOMEM;
1675 }
1676
1677 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1678
1679 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1680
1681 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1682
1683 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1684 {
1685         return false;
1686 }
1687
1688 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1689
1690 /*
1691  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1692  * of the allocation.
1693  */
1694 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1695                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1696 {
1697         /* free_pages my go negative - that's OK */
1698         long min = mark;
1699         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1700         int o;
1701         long free_cma = 0;
1702
1703         free_pages -= (1 << order) - 1;
1704         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1705                 min -= min / 2;
1706         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1707                 min -= min / 4;
1708 #ifdef CONFIG_CMA
1709         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1710         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1711                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1712 #endif
1713
1714         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1715                 return false;
1716         for (o = 0; o < order; o++) {
1717                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1718                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1719
1720                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1721                 min >>= 1;
1722
1723                 if (free_pages <= min)
1724                         return false;
1725         }
1726         return true;
1727 }
1728
1729 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1730                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1731 {
1732         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1733                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1734 }
1735
1736 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1737                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1738 {
1739         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1740
1741         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1742                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1743
1744         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1745                                                                 free_pages);
1746 }
1747
1748 #ifdef CONFIG_NUMA
1749 /*
1750  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1751  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1752  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1753  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1754  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1755  *
1756  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1757  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1758  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1759  *
1760  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1761  * nothing and returns NULL.
1762  *
1763  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1764  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1765  *
1766  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1767  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1768  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1769  * quickly as we can.
1770  */
1771 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1772 {
1773         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1774         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1775
1776         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1777         if (!zlc)
1778                 return NULL;
1779
1780         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1781                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1782                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1783         }
1784
1785         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1786                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1787                                         &node_states[N_MEMORY];
1788         return allowednodes;
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1793  * if it is worth looking at further for free memory:
1794  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1795  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1796  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1797  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1798  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1799  * else return false (zero) if it is not.
1800  *
1801  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1802  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1803  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1804  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1805  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1806  * into the second scan of the zonelist.
1807  *
1808  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1809  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1810  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1811  * unturned looking for a free page.
1812  */
1813 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1814                                                 nodemask_t *allowednodes)
1815 {
1816         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1817         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1818         int n;                          /* node that zone *z is on */
1819
1820         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1821         if (!zlc)
1822                 return 1;
1823
1824         i = z - zonelist->_zonerefs;
1825         n = zlc->z_to_n[i];
1826
1827         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1828         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1829 }
1830
1831 /*
1832  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1833  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1834  * from that zone don't waste time re-examining it.
1835  */
1836 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1837 {
1838         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1839         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1840
1841         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1842         if (!zlc)
1843                 return;
1844
1845         i = z - zonelist->_zonerefs;
1846
1847         set_bit(i, zlc->fullzones);
1848 }
1849
1850 /*
1851  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1852  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1853  */
1854 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1855 {
1856         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1857
1858         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1859         if (!zlc)
1860                 return;
1861
1862         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1863 }
1864
1865 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1866 {
1867         return local_zone->node == zone->node;
1868 }
1869
1870 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1871 {
1872         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1873                                 RECLAIM_DISTANCE;
1874 }
1875
1876 #else   /* CONFIG_NUMA */
1877
1878 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1879 {
1880         return NULL;
1881 }
1882
1883 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1884                                 nodemask_t *allowednodes)
1885 {
1886         return 1;
1887 }
1888
1889 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1890 {
1891 }
1892
1893 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1894 {
1895 }
1896
1897 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1898 {
1899         return true;
1900 }
1901
1902 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1903 {
1904         return true;
1905 }
1906
1907 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1908
1909 /*
1910  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1911  * a page.
1912  */
1913 static struct page *
1914 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1915                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1916                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1917 {
1918         struct zoneref *z;
1919         struct page *page = NULL;
1920         int classzone_idx;
1921         struct zone *zone;
1922         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1923         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1924         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1925         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1926                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1927
1928         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1929 zonelist_scan:
1930         /*
1931          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1932          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1933          */
1934         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1935                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1936                 unsigned long mark;
1937
1938                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1939                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1940                                 continue;
1941                 if (cpusets_enabled() &&
1942                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1943                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1944                                 continue;
1945                 /*
1946                  * Distribute pages in proportion to the individual
1947                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1948                  * page was allocated in should have no effect on the
1949                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1950                  */
1951                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1952                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1953                                 continue;
1954                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1955                                 continue;
1956                 }
1957                 /*
1958                  * When allocating a page cache page for writing, we
1959                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1960                  * limit, such that no single zone holds more than its
1961                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1962                  * The dirty limits take into account the zone's
1963                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1964                  * should be able to balance it without having to
1965                  * write pages from its LRU list.
1966                  *
1967                  * This may look like it could increase pressure on
1968                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1969                  * before they are full.  But the pages that do spill
1970                  * over are limited as the lower zones are protected
1971                  * by this very same mechanism.  It should not become
1972                  * a practical burden to them.
1973                  *
1974                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1975                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1976                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1977                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1978                  * zones are together not big enough to reach the
1979                  * global limit.  The proper fix for these situations
1980                  * will require awareness of zones in the
1981                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1982                  */
1983                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
1984                         continue;
1985
1986                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1987                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1988                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1989                         int ret;
1990
1991                         /* Checked here to keep the fast path fast */
1992                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1993                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1994                                 goto try_this_zone;
1995
1996                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1997                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1998                                 /*
1999                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2000                                  * and before considering the first zone allowed
2001                                  * by the cpuset.
2002                                  */
2003                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2004                                 zlc_active = 1;
2005                                 did_zlc_setup = 1;
2006                         }
2007
2008                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2009                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2010                                 goto this_zone_full;
2011
2012                         /*
2013                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2014                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2015                          */
2016                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2017                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2018                                 continue;
2019
2020                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2021                         switch (ret) {
2022                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2023                                 /* did not scan */
2024                                 continue;
2025                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2026                                 /* scanned but unreclaimable */
2027                                 continue;
2028                         default:
2029                                 /* did we reclaim enough */
2030                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2031                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2032                                         goto try_this_zone;
2033
2034                                 /*
2035                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2036                                  * Only mark the zone full if checking the min
2037                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2038                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2039                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2040                                  * when the watermark is between the low and
2041                                  * min watermarks.
2042                                  */
2043                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2044                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2045                                         goto this_zone_full;
2046
2047                                 continue;
2048                         }
2049                 }
2050
2051 try_this_zone:
2052                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2053                                                 gfp_mask, migratetype);
2054                 if (page)
2055                         break;
2056 this_zone_full:
2057                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2058                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2059         }
2060
2061         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2062                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2063                 zlc_active = 0;
2064                 goto zonelist_scan;
2065         }
2066
2067         if (page)
2068                 /*
2069                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2070                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2071                  * that the caller is taking steps that will free more
2072                  * memory. The caller should avoid the page being used
2073                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2074                  */
2075                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2076
2077         return page;
2078 }
2079
2080 /*
2081  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2082  * meminfo in irq context.
2083  */
2084 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2085 {
2086         bool ret = false;
2087
2088 #if NODES_SHIFT > 8
2089         ret = in_interrupt();
2090 #endif
2091         return ret;
2092 }
2093
2094 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2095                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2096                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2097
2098 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2099 {
2100         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2101
2102         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2103             debug_guardpage_minorder() > 0)
2104                 return;
2105
2106         /*
2107          * This documents exceptions given to allocations in certain
2108          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2109          * of allowed nodes.
2110          */
2111         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2112                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2113                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2114                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2115         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2116                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2117
2118         if (fmt) {
2119                 struct va_format vaf;
2120                 va_list args;
2121
2122                 va_start(args, fmt);
2123
2124                 vaf.fmt = fmt;
2125                 vaf.va = &args;
2126
2127                 pr_warn("%pV", &vaf);
2128
2129                 va_end(args);
2130         }
2131
2132         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2133                 current->comm, order, gfp_mask);
2134
2135         dump_stack();
2136         if (!should_suppress_show_mem())
2137                 show_mem(filter);
2138 }
2139
2140 static inline int
2141 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2142                                 unsigned long did_some_progress,
2143                                 unsigned long pages_reclaimed)
2144 {
2145         /* Do not loop if specifically requested */
2146         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2147                 return 0;
2148
2149         /* Always retry if specifically requested */
2150         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2151                 return 1;
2152
2153         /*
2154          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2155          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2156          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2157          */
2158         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2159                 return 0;
2160
2161         /*
2162          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2163          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2164          * implementations.
2165          */
2166         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2167                 return 1;
2168
2169         /*
2170          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2171          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2172          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2173          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2174          * allocation still fails, we stop retrying.
2175          */
2176         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2177                 return 1;
2178
2179         return 0;
2180 }
2181
2182 static inline struct page *
2183 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2184         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2185         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2186         int migratetype)
2187 {
2188         struct page *page;
2189
2190         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2191         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2192                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2193                 return NULL;
2194         }
2195
2196         /*
2197          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2198          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2199          * we're still under heavy pressure.
2200          */
2201         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2202                 order, zonelist, high_zoneidx,
2203                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2204                 preferred_zone, migratetype);
2205         if (page)
2206                 goto out;
2207
2208         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2209                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2210                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2211                         goto out;
2212                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2213                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2214                         goto out;
2215                 /*
2216                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2217                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2218                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2219                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2220                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2221                  */
2222                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2223                         goto out;
2224         }
2225         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2226         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2227
2228 out:
2229         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2230         return page;
2231 }
2232
2233 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2234 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2235 static struct page *
2236 __alloc_pages_direct_compact(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, enum migrate_mode mode,
2240         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2241         unsigned long *did_some_progress)
2242 {
2243         if (!order)
2244                 return NULL;
2245
2246         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2247                 *deferred_compaction = true;
2248                 return NULL;
2249         }
2250
2251         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2252         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2253                                                 nodemask, mode,
2254                                                 contended_compaction);
2255         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2256
2257         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2258                 struct page *page;
2259
2260                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2261                 drain_pages(get_cpu());
2262                 put_cpu();
2263
2264                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2265                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2266                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2267                                 preferred_zone, migratetype);
2268                 if (page) {
2269                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2270                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2271                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2272                         return page;
2273                 }
2274
2275                 /*
2276                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2277                  * The most likely reason is that pages exist,
2278                  * but not enough to satisfy watermarks.
2279                  */
2280                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2281
2282                 /*
2283                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2284                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2285                  */
2286                 if (mode != MIGRATE_ASYNC)
2287                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2288
2289                 cond_resched();
2290         }
2291
2292         return NULL;
2293 }
2294 #else
2295 static inline struct page *
2296 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2297         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2298         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2299         int migratetype, enum migrate_mode mode, bool *contended_compaction,
2300         bool *deferred_compaction, unsigned long *did_some_progress)
2301 {
2302         return NULL;
2303 }
2304 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2305
2306 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2307 static int
2308 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2309                   nodemask_t *nodemask)
2310 {
2311         struct reclaim_state reclaim_state;
2312         int progress;
2313
2314         cond_resched();
2315
2316         /* We now go into synchronous reclaim */
2317         cpuset_memory_pressure_bump();
2318         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2319         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2320         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2321         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2322
2323         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2324
2325         current->reclaim_state = NULL;
2326         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2327         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2328
2329         cond_resched();
2330
2331         return progress;
2332 }
2333
2334 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2335 static inline struct page *
2336 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2337         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2338         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2339         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2340 {
2341         struct page *page = NULL;
2342         bool drained = false;
2343
2344         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2345                                                nodemask);
2346         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2347                 return NULL;
2348
2349         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2350         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2351                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2352
2353 retry:
2354         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2355                                         zonelist, high_zoneidx,
2356                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2357                                         preferred_zone, migratetype);
2358
2359         /*
2360          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2361          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2362          */
2363         if (!page && !drained) {
2364                 drain_all_pages();
2365                 drained = true;
2366                 goto retry;
2367         }
2368
2369         return page;
2370 }
2371
2372 /*
2373  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2374  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2375  */
2376 static inline struct page *
2377 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2378         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2379         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2380         int migratetype)
2381 {
2382         struct page *page;
2383
2384         do {
2385                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2386                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2387                         preferred_zone, migratetype);
2388
2389                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2390                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2391         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2392
2393         return page;
2394 }
2395
2396 static void reset_alloc_batches(struct zonelist *zonelist,
2397                                 enum zone_type high_zoneidx,
2398                                 struct zone *preferred_zone)
2399 {
2400         struct zoneref *z;
2401         struct zone *zone;
2402
2403         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2404                 /*
2405                  * Only reset the batches of zones that were actually
2406                  * considered in the fairness pass, we don't want to
2407                  * trash fairness information for zones that are not
2408                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2409                  */
2410                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2411                         continue;
2412                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2413                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2414                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2415         }
2416 }
2417
2418 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2419                              struct zonelist *zonelist,
2420                              enum zone_type high_zoneidx,
2421                              struct zone *preferred_zone)
2422 {
2423         struct zoneref *z;
2424         struct zone *zone;
2425
2426         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2427                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2428 }
2429
2430 static inline int
2431 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2432 {
2433         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2434         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2435
2436         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2437         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2438
2439         /*
2440          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2441          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2442          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2443          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2444          */
2445         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2446
2447         if (!wait) {
2448                 /*
2449                  * Not worth trying to allocate harder for
2450                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2451                  */
2452                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2453                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2454                 /*
2455                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2456                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2457                  */
2458                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2459         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2460                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2461
2462         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2463                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2464                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2465                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2466                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2467                 else if (!in_interrupt() &&
2468                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2469                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2470                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2471         }
2472 #ifdef CONFIG_CMA
2473         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2474                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2475 #endif
2476         return alloc_flags;
2477 }
2478
2479 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2480 {
2481         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2482 }
2483
2484 static inline struct page *
2485 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2486         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2487         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2488         int migratetype)
2489 {
2490         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2491         struct page *page = NULL;
2492         int alloc_flags;
2493         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2494         unsigned long did_some_progress;
2495         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2496         bool deferred_compaction = false;
2497         bool contended_compaction = false;
2498
2499         /*
2500          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2501          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2502          * be using allocators in order of preference for an area that is
2503          * too large.
2504          */
2505         if (order >= MAX_ORDER) {
2506                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2507                 return NULL;
2508         }
2509
2510         /*
2511          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2512          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2513          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2514          * using a larger set of nodes after it has established that the
2515          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2516          * over allocated.
2517          */
2518         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2519             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2520                 goto nopage;
2521
2522 restart:
2523         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2524                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2525
2526         /*
2527          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2528          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2529          * to how we want to proceed.
2530          */
2531         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2532
2533         /*
2534          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2535          * cpusets.
2536          */
2537         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2538                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2539                                         &preferred_zone);
2540
2541 rebalance:
2542         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2543         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2544                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2545                         preferred_zone, migratetype);
2546         if (page)
2547                 goto got_pg;
2548
2549         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2550         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2551                 /*
2552                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2553                  * the allocation is high priority and these type of
2554                  * allocations are system rather than user orientated
2555                  */
2556                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2557
2558                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2559                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2560                                 preferred_zone, migratetype);
2561                 if (page) {
2562                         goto got_pg;
2563                 }
2564         }
2565
2566         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2567         if (!wait) {
2568                 /*
2569                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2570                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2571                  * type of allocation to fail.
2572                  */
2573                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2574                 goto nopage;
2575         }
2576
2577         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2578         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2579                 goto nopage;
2580
2581         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2582         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2583                 goto nopage;
2584
2585         /*
2586          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2587          * attempts after direct reclaim are synchronous
2588          */
2589         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2590                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2591                                         preferred_zone, migratetype,
2592                                         migration_mode, &contended_compaction,
2593                                         &deferred_compaction,
2594                                         &did_some_progress);
2595         if (page)
2596                 goto got_pg;
2597
2598         /*
2599          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2600          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2601          * khugepaged trying to collapse.
2602          */
2603         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD) || (current->flags & PF_KTHREAD))
2604                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2605
2606         /*
2607          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2608          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2609          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2610          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2611          */
2612         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2613                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2614                 goto nopage;
2615
2616         /* Try direct reclaim and then allocating */
2617         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2618                                         zonelist, high_zoneidx,
2619                                         nodemask,
2620                                         alloc_flags, preferred_zone,
2621                                         migratetype, &did_some_progress);
2622         if (page)
2623                 goto got_pg;
2624
2625         /*
2626          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2627          * running out of options and have to consider going OOM
2628          */
2629         if (!did_some_progress) {
2630                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2631                         if (oom_killer_disabled)
2632                                 goto nopage;
2633                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2634                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2635                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2636                                 goto nopage;
2637                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2638                                         zonelist, high_zoneidx,
2639                                         nodemask, preferred_zone,
2640                                         migratetype);
2641                         if (page)
2642                                 goto got_pg;
2643
2644                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2645                                 /*
2646                                  * The oom killer is not called for high-order
2647                                  * allocations that may fail, so if no progress
2648                                  * is being made, there are no other options and
2649                                  * retrying is unlikely to help.
2650                                  */
2651                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2652                                         goto nopage;
2653                                 /*
2654                                  * The oom killer is not called for lowmem
2655                                  * allocations to prevent needlessly killing
2656                                  * innocent tasks.
2657                                  */
2658                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2659                                         goto nopage;
2660                         }
2661
2662                         goto restart;
2663                 }
2664         }
2665
2666         /* Check if we should retry the allocation */
2667         pages_reclaimed += did_some_progress;
2668         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2669                                                 pages_reclaimed)) {
2670                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2671                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2672                 goto rebalance;
2673         } else {
2674                 /*
2675                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2676                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2677                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2678                  */
2679                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2680                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2681                                         preferred_zone, migratetype,
2682                                         migration_mode, &contended_compaction,
2683                                         &deferred_compaction,
2684                                         &did_some_progress);
2685                 if (page)
2686                         goto got_pg;
2687         }
2688
2689 nopage:
2690         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2691         return page;
2692 got_pg:
2693         if (kmemcheck_enabled)
2694                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2695
2696         return page;
2697 }
2698
2699 /*
2700  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2701  */
2702 struct page *
2703 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2704                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2705 {
2706         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2707         struct zone *preferred_zone;
2708         struct page *page = NULL;
2709         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2710         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2711         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2712
2713         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2714
2715         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2716
2717         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2718
2719         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2720                 return NULL;
2721
2722         /*
2723          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2724          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2725          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2726          */
2727         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2728                 return NULL;
2729
2730 retry_cpuset:
2731         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2732
2733         /* The preferred zone is used for statistics later */
2734         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2735                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2736                                 &preferred_zone);
2737         if (!preferred_zone)
2738                 goto out;
2739
2740 #ifdef CONFIG_CMA
2741         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2742                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2743 #endif
2744 retry:
2745         /* First allocation attempt */
2746         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2747                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2748                         preferred_zone, migratetype);
2749         if (unlikely(!page)) {
2750                 /*
2751                  * The first pass makes sure allocations are spread
2752                  * fairly within the local node.  However, the local
2753                  * node might have free pages left after the fairness
2754                  * batches are exhausted, and remote zones haven't
2755                  * even been considered yet.  Try once more without
2756                  * fairness, and include remote zones now, before
2757                  * entering the slowpath and waking kswapd: prefer
2758                  * spilling to a remote zone over swapping locally.
2759                  */
2760                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2761                         reset_alloc_batches(zonelist, high_zoneidx,
2762                                             preferred_zone);
2763                         alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2764                         goto retry;
2765                 }
2766                 /*
2767                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2768                  * can deadlock because I/O on the device might not
2769                  * complete.
2770                  */
2771                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2772                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2773                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2774                                 preferred_zone, migratetype);
2775         }
2776
2777         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2778
2779 out:
2780         /*
2781          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2782          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2783          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2784          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2785          */
2786         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2787                 goto retry_cpuset;
2788
2789         return page;
2790 }
2791 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2792
2793 /*
2794  * Common helper functions.
2795  */
2796 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2797 {
2798         struct page *page;
2799
2800         /*
2801          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2802          * a highmem page
2803          */
2804         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2805
2806         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2807         if (!page)
2808                 return 0;
2809         return (unsigned long) page_address(page);
2810 }
2811 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2812
2813 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2814 {
2815         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2816 }
2817 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2818
2819 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2820 {
2821         if (put_page_testzero(page)) {
2822                 if (order == 0)
2823                         free_hot_cold_page(page, 0);
2824                 else
2825                         __free_pages_ok(page, order);
2826         }
2827 }
2828
2829 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2830
2831 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2832 {
2833         if (addr != 0) {
2834                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2835                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2836         }
2837 }
2838
2839 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2840
2841 /*
2842  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2843  * of the current memory cgroup.
2844  *
2845  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2846  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2847  */
2848 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2849 {
2850         struct page *page;
2851         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2852
2853         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2854                 return NULL;
2855         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2856         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2857         return page;
2858 }
2859
2860 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2861 {
2862         struct page *page;
2863         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2864
2865         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2866                 return NULL;
2867         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2868         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2869         return page;
2870 }
2871
2872 /*
2873  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2874  * alloc_kmem_pages.
2875  */
2876 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2877 {
2878         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2879         __free_pages(page, order);
2880 }
2881
2882 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2883 {
2884         if (addr != 0) {
2885                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2886                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2887         }
2888 }
2889
2890 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2891 {
2892         if (addr) {
2893                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2894                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2895
2896                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2897                 while (used < alloc_end) {
2898                         free_page(used);
2899                         used += PAGE_SIZE;
2900                 }
2901         }
2902         return (void *)addr;
2903 }
2904
2905 /**
2906  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2907  * @size: the number of bytes to allocate
2908  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2909  *
2910  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2911  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2912  * allocate memory in power-of-two pages.
2913  *
2914  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2915  *
2916  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2917  */
2918 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2919 {
2920         unsigned int order = get_order(size);
2921         unsigned long addr;
2922
2923         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2924         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2925 }
2926 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2927
2928 /**
2929  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2930  *                         pages on a node.
2931  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2932  * @size: the number of bytes to allocate
2933  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2934  *
2935  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2936  * back.
2937  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2938  * but is not exact.
2939  */
2940 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2941 {
2942         unsigned order = get_order(size);
2943         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2944         if (!p)
2945                 return NULL;
2946         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2947 }
2948 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2949
2950 /**
2951  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2952  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2953  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2954  *
2955  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2956  */
2957 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2958 {
2959         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2960         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2961
2962         while (addr < end) {
2963                 free_page(addr);
2964                 addr += PAGE_SIZE;
2965         }
2966 }
2967 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2968
2969 /**
2970  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2971  * @offset: The zone index of the highest zone
2972  *
2973  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2974  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2975  * zone, the number of pages is calculated as:
2976  *     managed_pages - high_pages
2977  */
2978 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2979 {
2980         struct zoneref *z;
2981         struct zone *zone;
2982
2983         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2984         unsigned long sum = 0;
2985
2986         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2987
2988         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2989                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2990                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2991                 if (size > high)
2992                         sum += size - high;
2993         }
2994
2995         return sum;
2996 }
2997
2998 /**
2999  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3000  *
3001  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3002  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3003  */
3004 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3005 {
3006         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3007 }
3008 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3009
3010 /**
3011  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3012  *
3013  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3014  * high watermark within all zones.
3015  */
3016 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3017 {
3018         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3019 }
3020
3021 static inline void show_node(struct zone *zone)
3022 {
3023         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3024                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3025 }
3026
3027 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3028 {
3029         val->totalram = totalram_pages;
3030         val->sharedram = 0;
3031         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3032         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3033         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3034         val->freehigh = nr_free_highpages();
3035         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3036 }
3037
3038 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3039
3040 #ifdef CONFIG_NUMA
3041 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3042 {
3043         int zone_type;          /* needs to be signed */
3044         unsigned long managed_pages = 0;
3045         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3046
3047         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3048                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3049         val->totalram = managed_pages;
3050         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3051 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3052         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3053         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3054                         NR_FREE_PAGES);
3055 #else
3056         val->totalhigh = 0;
3057         val->freehigh = 0;
3058 #endif
3059         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3060 }
3061 #endif
3062
3063 /*
3064  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3065  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3066  */
3067 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3068 {
3069         bool ret = false;
3070         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3071
3072         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3073                 goto out;
3074
3075         do {
3076                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3077                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3078         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3079 out:
3080         return ret;
3081 }
3082
3083 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3084
3085 static void show_migration_types(unsigned char type)
3086 {
3087         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3088                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3089                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3090                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3091                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3092 #ifdef CONFIG_CMA
3093                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3094 #endif
3095 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3096                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3097 #endif
3098         };
3099         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3100         char *p = tmp;
3101         int i;
3102
3103         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3104                 if (type & (1 << i))
3105                         *p++ = types[i];
3106         }
3107
3108         *p = '\0';
3109         printk("(%s) ", tmp);
3110 }
3111
3112 /*
3113  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3114  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3115  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3116  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3117  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3118  */
3119 void show_free_areas(unsigned int filter)
3120 {
3121         int cpu;
3122         struct zone *zone;
3123
3124         for_each_populated_zone(zone) {
3125                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3126                         continue;
3127                 show_node(zone);
3128                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3129
3130                 for_each_online_cpu(cpu) {
3131                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3132
3133                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3134
3135                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3136                                cpu, pageset->pcp.high,
3137                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3138                 }
3139         }
3140
3141         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3142                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3143                 " unevictable:%lu"
3144                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3145                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3146                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3147                 " free_cma:%lu\n",
3148                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3149                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3150                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3151                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3152                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3153                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3154                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3155                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3156                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3157                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3158                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3159                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3160                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3161                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3162                 global_page_state(NR_SHMEM),
3163                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3164                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3165                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3166
3167         for_each_populated_zone(zone) {
3168                 int i;
3169
3170                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3171                         continue;
3172                 show_node(zone);
3173                 printk("%s"
3174                         " free:%lukB"
3175                         " min:%lukB"
3176                         " low:%lukB"
3177                         " high:%lukB"
3178                         " active_anon:%lukB"
3179                         " inactive_anon:%lukB"
3180                         " active_file:%lukB"
3181                         " inactive_file:%lukB"
3182                         " unevictable:%lukB"
3183                         " isolated(anon):%lukB"
3184                         " isolated(file):%lukB"
3185                         " present:%lukB"
3186                         " managed:%lukB"
3187                         " mlocked:%lukB"
3188                         " dirty:%lukB"
3189                         " writeback:%lukB"
3190                         " mapped:%lukB"
3191                         " shmem:%lukB"
3192                         " slab_reclaimable:%lukB"
3193                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3194                         " kernel_stack:%lukB"
3195                         " pagetables:%lukB"
3196                         " unstable:%lukB"
3197                         " bounce:%lukB"
3198                         " free_cma:%lukB"
3199                         " writeback_tmp:%lukB"
3200                         " pages_scanned:%lu"
3201                         " all_unreclaimable? %s"
3202                         "\n",
3203                         zone->name,
3204                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3205                         K(min_wmark_pages(zone)),
3206                         K(low_wmark_pages(zone)),
3207                         K(high_wmark_pages(zone)),
3208                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3209                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3210                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3211                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3212                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3213                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3214                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3215                         K(zone->present_pages),
3216                         K(zone->managed_pages),
3217                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3218                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3219                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3220                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3221                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3222                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3223                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3224                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3225                                 THREAD_SIZE / 1024,
3226                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3227                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3228                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3229                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3230                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3231                         zone->pages_scanned,
3232                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3233                         );
3234                 printk("lowmem_reserve[]:");
3235                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3236                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3237                 printk("\n");
3238         }
3239
3240         for_each_populated_zone(zone) {
3241                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3242                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3243
3244                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3245                         continue;
3246                 show_node(zone);
3247                 printk("%s: ", zone->name);
3248
3249                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3250                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3251                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3252                         int type;
3253
3254                         nr[order] = area->nr_free;
3255                         total += nr[order] << order;
3256
3257                         types[order] = 0;
3258                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3259                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3260                                         types[order] |= 1 << type;
3261                         }
3262                 }
3263                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3264                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3265                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3266                         if (nr[order])
3267                                 show_migration_types(types[order]);
3268                 }
3269                 printk("= %lukB\n", K(total));
3270         }
3271
3272         hugetlb_show_meminfo();
3273
3274         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3275
3276         show_swap_cache_info();
3277 }
3278
3279 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3280 {
3281         zoneref->zone = zone;
3282         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3283 }
3284
3285 /*
3286  * Builds allocation fallback zone lists.
3287  *
3288  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3289  */
3290 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3291                                 int nr_zones)
3292 {
3293         struct zone *zone;
3294         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3295
3296         do {
3297                 zone_type--;
3298                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3299                 if (populated_zone(zone)) {
3300                         zoneref_set_zone(zone,
3301                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3302                         check_highest_zone(zone_type);
3303                 }
3304         } while (zone_type);
3305
3306         return nr_zones;
3307 }
3308
3309
3310 /*
3311  *  zonelist_order:
3312  *  0 = automatic detection of better ordering.
3313  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3314  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3315  *
3316  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3317  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3318  */
3319 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3320 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3321 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3322
3323 /* zonelist order in the kernel.
3324  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3325  */
3326 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3327 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3328
3329
3330 #ifdef CONFIG_NUMA
3331 /* The value user specified ....changed by config */
3332 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3333 /* string for sysctl */
3334 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3335 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3336
3337 /*
3338  * interface for configure zonelist ordering.
3339  * command line option "numa_zonelist_order"
3340  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3341  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3342  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3343  */
3344
3345 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3346 {
3347         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3348                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3349         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3350                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3351         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3352                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3353         } else {
3354                 printk(KERN_WARNING
3355                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3356                         "%s\n", s);
3357                 return -EINVAL;
3358         }
3359         return 0;
3360 }
3361
3362 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3363 {
3364         int ret;
3365
3366         if (!s)
3367                 return 0;
3368
3369         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3370         if (ret == 0)
3371                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3372
3373         return ret;
3374 }
3375 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3376
3377 /*
3378  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3379  */
3380 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3381                 void __user *buffer, size_t *length,
3382                 loff_t *ppos)
3383 {
3384         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3385         int ret;
3386         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3387
3388         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3389         if (write) {
3390                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3391                         ret = -EINVAL;
3392                         goto out;
3393                 }
3394                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3395         }
3396         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3397         if (ret)
3398                 goto out;
3399         if (write) {
3400                 int oldval = user_zonelist_order;
3401
3402                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3403                 if (ret) {
3404                         /*
3405                          * bogus value.  restore saved string
3406                          */
3407                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3408                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3409                         user_zonelist_order = oldval;
3410                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3411                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3412                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3413                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3414                 }
3415         }
3416 out:
3417         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3418         return ret;
3419 }
3420
3421
3422 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3423 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3424
3425 /**
3426  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3427  * @node: node whose fallback list we're appending
3428  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3429  *
3430  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3431  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3432  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3433  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3434  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3435  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3436  * on them otherwise.
3437  * It returns -1 if no node is found.
3438  */
3439 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3440 {
3441         int n, val;
3442         int min_val = INT_MAX;
3443         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3444         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3445
3446         /* Use the local node if we haven't already */
3447         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3448                 node_set(node, *used_node_mask);
3449                 return node;
3450         }
3451
3452         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3453
3454                 /* Don't want a node to appear more than once */
3455                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3456                         continue;
3457
3458                 /* Use the distance array to find the distance */
3459                 val = node_distance(node, n);
3460
3461                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3462                 val += (n < node);
3463
3464                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3465                 tmp = cpumask_of_node(n);
3466                 if (!cpumask_empty(tmp))
3467                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3468
3469                 /* Slight preference for less loaded node */
3470                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3471                 val += node_load[n];
3472
3473                 if (val < min_val) {
3474                         min_val = val;
3475                         best_node = n;
3476                 }
3477         }
3478
3479         if (best_node >= 0)
3480                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3481
3482         return best_node;
3483 }
3484
3485
3486 /*
3487  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3488  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3489  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3490  */
3491 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3492 {
3493         int j;
3494         struct zonelist *zonelist;
3495
3496         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3497         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3498                 ;
3499         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3500         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3501         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3502 }
3503
3504 /*
3505  * Build gfp_thisnode zonelists
3506  */
3507 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3508 {
3509         int j;
3510         struct zonelist *zonelist;
3511
3512         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3513         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3514         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3515         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3516 }
3517
3518 /*
3519  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3520  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3521  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3522  * may still exist in local DMA zone.
3523  */
3524 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3525
3526 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3527 {
3528         int pos, j, node;
3529         int zone_type;          /* needs to be signed */
3530         struct zone *z;
3531         struct zonelist *zonelist;
3532
3533         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3534         pos = 0;
3535         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3536                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3537                         node = node_order[j];
3538                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3539                         if (populated_zone(z)) {
3540                                 zoneref_set_zone(z,
3541                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3542                                 check_highest_zone(zone_type);
3543                         }
3544                 }
3545         }
3546         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3547         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3548 }
3549
3550 static int default_zonelist_order(void)
3551 {
3552         int nid, zone_type;
3553         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3554         struct zone *z;
3555         int average_size;
3556         /*
3557          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3558          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3559          * into OOM very easily.
3560          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3561          */
3562         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3563         low_kmem_size = 0;
3564         total_size = 0;
3565         for_each_online_node(nid) {
3566                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3567                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3568                         if (populated_zone(z)) {
3569                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3570                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3571                                 total_size += z->managed_pages;
3572                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3573                                 /*
3574                                  * If any node has only lowmem, then node order
3575                                  * is preferred to allow kernel allocations
3576                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3577                                  * on other nodes when there is an abundance of
3578                                  * lowmem available to allocate from.
3579                                  */
3580                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3581                         }
3582                 }
3583         }
3584         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3585             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3586                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3587         /*
3588          * look into each node's config.
3589          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3590          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3591          */
3592         average_size = total_size /
3593                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3594         for_each_online_node(nid) {
3595                 low_kmem_size = 0;
3596                 total_size = 0;
3597                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3598                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3599                         if (populated_zone(z)) {
3600                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3601                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3602                                 total_size += z->present_pages;
3603                         }
3604                 }
3605                 if (low_kmem_size &&
3606                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3607                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3608                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3609         }
3610         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3611 }
3612
3613 static void set_zonelist_order(void)
3614 {
3615         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3616                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3617         else
3618                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3619 }
3620
3621 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3622 {
3623         int j, node, load;
3624         enum zone_type i;
3625         nodemask_t used_mask;
3626         int local_node, prev_node;
3627         struct zonelist *zonelist;
3628         int order = current_zonelist_order;
3629
3630         /* initialize zonelists */
3631         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3632                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3633                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3634                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3635         }
3636
3637         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3638         local_node = pgdat->node_id;
3639         load = nr_online_nodes;
3640         prev_node = local_node;
3641         nodes_clear(used_mask);
3642
3643         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3644         j = 0;
3645
3646         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3647                 /*
3648                  * We don't want to pressure a particular node.
3649                  * So adding penalty to the first node in same
3650                  * distance group to make it round-robin.
3651                  */
3652                 if (node_distance(local_node, node) !=
3653                     node_distance(local_node, prev_node))
3654                         node_load[node] = load;
3655
3656                 prev_node = node;
3657                 load--;
3658                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3659                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3660                 else
3661                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3662         }
3663
3664         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3665                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3666                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3667         }
3668
3669         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3670 }
3671
3672 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3673 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3674 {
3675         struct zonelist *zonelist;
3676         struct zonelist_cache *zlc;
3677         struct zoneref *z;
3678
3679         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3680         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3681         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3682         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3683                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3684 }
3685
3686 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3687 /*
3688  * Return node id of node used for "local" allocations.
3689  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3690  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3691  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3692  */
3693 int local_memory_node(int node)
3694 {
3695         struct zone *zone;
3696
3697         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3698                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3699                                    NULL,
3700                                    &zone);
3701         return zone->node;
3702 }
3703 #endif
3704
3705 #else   /* CONFIG_NUMA */
3706
3707 static void set_zonelist_order(void)
3708 {
3709         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3710 }
3711
3712 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3713 {
3714         int node, local_node;
3715         enum zone_type j;
3716         struct zonelist *zonelist;
3717
3718         local_node = pgdat->node_id;
3719
3720         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3721         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3722
3723         /*
3724          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3725          * of all the other nodes.
3726          * We don't want to pressure a particular node, so when
3727          * building the zones for node N, we make sure that the
3728          * zones coming right after the local ones are those from
3729          * node N+1 (modulo N)
3730          */
3731         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3732                 if (!node_online(node))
3733                         continue;
3734                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3735         }
3736         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3737                 if (!node_online(node))
3738                         continue;
3739                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3740         }
3741
3742         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3743         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3744 }
3745
3746 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3747 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3748 {
3749         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3750 }
3751
3752 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3753
3754 /*
3755  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3756  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3757  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3758  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3759  * with interrupts disabled.
3760  *
3761  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3762  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3763  * hotplugged processors.
3764  *
3765  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3766  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3767  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3768  */
3769 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3770 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3771 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3772
3773 /*
3774  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3775  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3776  */
3777 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3778
3779 /* return values int ....just for stop_machine() */
3780 static int __build_all_zonelists(void *data)
3781 {
3782         int nid;
3783         int cpu;
3784         pg_data_t *self = data;
3785
3786 #ifdef CONFIG_NUMA
3787         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3788 #endif
3789
3790         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3791                 build_zonelists(self);
3792                 build_zonelist_cache(self);
3793         }
3794
3795         for_each_online_node(nid) {
3796                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3797
3798                 build_zonelists(pgdat);
3799                 build_zonelist_cache(pgdat);
3800         }
3801
3802         /*
3803          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3804          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3805          * each zone will be allocated later when the per cpu
3806          * allocator is available.
3807          *
3808          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3809          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3810          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3811          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3812          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3813          * (a chicken-egg dilemma).
3814          */
3815         for_each_possible_cpu(cpu) {
3816                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3817
3818 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3819                 /*
3820                  * We now know the "local memory node" for each node--
3821                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3822                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3823                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3824                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3825                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3826                  */
3827                 if (cpu_online(cpu))
3828                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3829 #endif
3830         }
3831
3832         return 0;
3833 }
3834
3835 /*
3836  * Called with zonelists_mutex held always
3837  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3838  */
3839 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3840 {
3841         set_zonelist_order();
3842
3843         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3844                 __build_all_zonelists(NULL);
3845                 mminit_verify_zonelist();
3846                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3847         } else {
3848 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3849                 if (zone)
3850                         setup_zone_pageset(zone);
3851 #endif
3852                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3853                    of zonelist */
3854                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3855                 /* cpuset refresh routine should be here */
3856         }
3857         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3858         /*
3859          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3860          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3861          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3862          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3863          * disabled and enable it later
3864          */
3865         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3866                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3867         else
3868                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3869
3870         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3871                 "Total pages: %ld\n",
3872                         nr_online_nodes,
3873                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3874                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3875                         vm_total_pages);
3876 #ifdef CONFIG_NUMA
3877         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3878 #endif
3879 }
3880
3881 /*
3882  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3883  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3884  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3885  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3886  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3887  * conservative, even though it seems large.
3888  *
3889  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3890  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3891  */
3892 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3893
3894 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3895 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3896 {
3897         unsigned long size = 1;
3898
3899         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3900
3901         while (size < pages)
3902                 size <<= 1;
3903
3904         /*
3905          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3906          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3907          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3908          */
3909         size = min(size, 4096UL);
3910
3911         return max(size, 4UL);
3912 }
3913 #else
3914 /*
3915  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3916  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3917  *
3918  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3919  *
3920  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3921  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3922  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3923  *
3924  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3925  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3926  *
3927  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3928  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3929  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3930  */
3931 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3932 {
3933         return 4096UL;
3934 }
3935 #endif
3936
3937 /*
3938  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3939  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3940  * hash function before the remainder is taken.
3941  */
3942 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3943 {
3944         return ffz(~size);
3945 }
3946
3947 /*
3948  * Check if a pageblock contains reserved pages
3949  */
3950 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3951 {
3952         unsigned long pfn;
3953
3954         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3955                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3956                         return 1;
3957         }
3958         return 0;
3959 }
3960
3961 /*
3962  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3963  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3964  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3965  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3966  * blocks as reclaim kicks in
3967  */
3968 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3969 {
3970         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3971         struct page *page;
3972         unsigned long block_migratetype;
3973         int reserve;
3974         int old_reserve;
3975
3976         /*
3977          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3978          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3979          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3980          * the block.
3981          */
3982         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3983         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3984         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3985         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3986                                                         pageblock_order;
3987
3988         /*
3989          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3990          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3991          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3992          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3993          * future allocation of hugepages at runtime.
3994          */
3995         reserve = min(2, reserve);
3996         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3997
3998         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3999         if (reserve == old_reserve)
4000                 return;
4001         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4002
4003         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4004                 if (!pfn_valid(pfn))
4005                         continue;
4006                 page = pfn_to_page(pfn);
4007
4008                 /* Watch out for overlapping nodes */
4009                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4010                         continue;
4011
4012                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4013
4014                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4015                 if (reserve > 0) {
4016                         /*
4017                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4018                          * them.
4019                          */
4020                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4021                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4022                                 continue;
4023
4024                         /* If this block is reserved, account for it */
4025                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4026                                 reserve--;
4027                                 continue;
4028                         }
4029
4030                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4031                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4032                                 set_pageblock_migratetype(page,
4033                                                         MIGRATE_RESERVE);
4034                                 move_freepages_block(zone, page,
4035                                                         MIGRATE_RESERVE);
4036                                 reserve--;
4037                                 continue;
4038                         }
4039                 } else if (!old_reserve) {
4040                         /*
4041                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4042                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4043                          */
4044                         break;
4045                 }
4046
4047                 /*
4048                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4049                  * take it back
4050                  */
4051                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4052                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4053                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4054                 }
4055         }
4056 }
4057
4058 /*
4059  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4060  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4061  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4062  */
4063 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4064                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4065 {
4066         struct page *page;
4067         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4068         unsigned long pfn;
4069         struct zone *z;
4070
4071         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4072                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4073
4074         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4075         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4076                 /*
4077                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4078                  * handed to this function.  They do not
4079                  * exist on hotplugged memory.
4080                  */
4081                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4082                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4083                                 continue;
4084                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4085                                 continue;
4086                 }
4087                 page = pfn_to_page(pfn);
4088                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4089                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4090                 init_page_count(page);
4091                 page_mapcount_reset(page);
4092                 page_cpupid_reset_last(page);
4093                 SetPageReserved(page);
4094                 /*
4095                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4096                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4097                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4098                  * the address space during boot when many long-lived
4099                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4100                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4101                  * setup_zone_migrate_reserve()
4102                  *
4103                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4104                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4105                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4106                  * pfn out of zone.
4107                  */
4108                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4109                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4110                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4111                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4112
4113                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4114 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4115                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4116                 if (!is_highmem_idx(zone))
4117                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4118 #endif
4119         }
4120 }
4121
4122 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4123 {
4124         int order, t;
4125         for_each_migratetype_order(order, t) {
4126                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4127                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4128         }
4129 }
4130
4131 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4132 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4133         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4134 #endif
4135
4136 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4137 {
4138 #ifdef CONFIG_MMU
4139         int batch;
4140
4141         /*
4142          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4143          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4144          *
4145          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4146          */
4147         batch = zone->managed_pages / 1024;
4148         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4149                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4150         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4151         if (batch < 1)
4152                 batch = 1;
4153
4154         /*
4155          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4156          * of 2 value was found to be more likely to have
4157          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4158          *
4159          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4160          * batches of pages, one task can end up with a lot
4161          * of pages of one half of the possible page colors
4162          * and the other with pages of the other colors.
4163          */
4164         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4165
4166         return batch;
4167
4168 #else
4169         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4170          * conditions.
4171          *
4172          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4173          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4174          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4175          *
4176          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4177          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4178          * can be a significant delay between the individual batches being
4179          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4180          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4181          */
4182         return 0;
4183 #endif
4184 }
4185
4186 /*
4187  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4188  * ->batch must never be higher then ->high.
4189  * The following function updates them in a safe manner without read side
4190  * locking.
4191  *
4192  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4193  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4194  *
4195  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4196  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4197  * exist).
4198  */
4199 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4200                 unsigned long batch)
4201 {
4202        /* start with a fail safe value for batch */
4203         pcp->batch = 1;
4204         smp_wmb();
4205
4206        /* Update high, then batch, in order */
4207         pcp->high = high;
4208         smp_wmb();
4209
4210         pcp->batch = batch;
4211 }
4212
4213 /* a companion to pageset_set_high() */
4214 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4215 {
4216         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4217 }
4218
4219 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4220 {
4221         struct per_cpu_pages *pcp;
4222         int migratetype;
4223
4224         memset(p, 0, sizeof(*p));
4225
4226         pcp = &p->pcp;
4227         pcp->count = 0;
4228         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4229                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4230 }
4231
4232 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4233 {
4234         pageset_init(p);
4235         pageset_set_batch(p, batch);
4236 }
4237
4238 /*
4239  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4240  * to the value high for the pageset p.
4241  */
4242 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4243                                 unsigned long high)
4244 {
4245         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4246         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4247                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4248
4249         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4250 }
4251
4252 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4253                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4254 {
4255         if (percpu_pagelist_fraction)
4256                 pageset_set_high(pcp,
4257                         (zone->managed_pages /
4258                                 percpu_pagelist_fraction));
4259         else
4260                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4261 }
4262
4263 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4264 {
4265         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4266
4267         pageset_init(pcp);
4268         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4269 }
4270
4271 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4272 {
4273         int cpu;
4274         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4275         for_each_possible_cpu(cpu)
4276                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4277 }
4278
4279 /*
4280  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4281  * Before this call only boot pagesets were available.
4282  */
4283 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4284 {
4285         struct zone *zone;
4286
4287         for_each_populated_zone(zone)
4288                 setup_zone_pageset(zone);
4289 }
4290
4291 static noinline __init_refok
4292 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4293 {
4294         int i;
4295         size_t alloc_size;
4296
4297         /*
4298          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4299          * per zone.
4300          */
4301         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4302                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4303         zone->wait_table_bits =
4304                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4305         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4306                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4307
4308         if (!slab_is_available()) {
4309                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4310                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4311                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4312         } else {
4313                 /*
4314                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4315                  * via memory hot-add.
4316                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4317                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4318                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4319                  * node itself as well.
4320                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4321                  * necessary.
4322                  */
4323                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4324         }
4325         if (!zone->wait_table)
4326                 return -ENOMEM;
4327
4328         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4329                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4330
4331         return 0;
4332 }
4333
4334 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4335 {
4336         /*
4337          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4338          * relies on the ability of the linker to provide the
4339          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4340          */
4341         zone->pageset = &boot_pageset;
4342
4343         if (populated_zone(zone))
4344                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4345                         zone->name, zone->present_pages,
4346                                          zone_batchsize(zone));
4347 }
4348
4349 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4350                                         unsigned long zone_start_pfn,
4351                                         unsigned long size,
4352                                         enum memmap_context context)
4353 {
4354         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4355         int ret;
4356         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4357         if (ret)
4358                 return ret;
4359         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4360
4361         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4362
4363         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4364                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4365                         pgdat->node_id,
4366                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4367                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4368
4369         zone_init_free_lists(zone);
4370
4371         return 0;
4372 }
4373
4374 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4375 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4376 /*
4377  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4378  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4379  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4380  * alternative
4381  */
4382 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4383 {
4384         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4385         int nid;
4386         /*
4387          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4388          * when the kernel is running single-threaded.
4389          */
4390         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4391         static int __meminitdata last_nid;
4392
4393         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4394                 return last_nid;
4395
4396         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4397         if (nid != -1) {
4398                 last_start_pfn = start_pfn;
4399                 last_end_pfn = end_pfn;
4400                 last_nid = nid;
4401         }
4402
4403         return nid;
4404 }
4405 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4406
4407 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4408 {
4409         int nid;
4410
4411         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4412         if (nid >= 0)
4413                 return nid;
4414         /* just returns 0 */
4415         return 0;
4416 }
4417
4418 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4419 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4420 {
4421         int nid;
4422
4423         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4424         if (nid >= 0 && nid != node)
4425                 return false;
4426         return true;
4427 }
4428 #endif
4429
4430 /**
4431  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4432  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4433  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4434  *
4435  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4436  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4437  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4438  * manually.
4439  */
4440 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4441 {
4442         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4443         int i, this_nid;
4444
4445         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4446                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4447                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4448
4449                 if (start_pfn < end_pfn)
4450                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4451                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4452                                         this_nid);
4453         }
4454 }
4455
4456 /**
4457  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4458  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4459  *
4460  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4461  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4462  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4463  */
4464 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4465 {
4466         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4467         int i, this_nid;
4468
4469         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4470                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4471 }
4472
4473 /**
4474  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4475  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4476  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4477  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4478  *
4479  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4480  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4481  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4482  * PFNs will be 0.
4483  */
4484 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4485                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4486 {
4487         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4488         int i;
4489
4490         *start_pfn = -1UL;
4491         *end_pfn = 0;
4492
4493         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4494                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4495                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4496         }
4497
4498         if (*start_pfn == -1UL)
4499                 *start_pfn = 0;
4500 }
4501
4502 /*
4503  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4504  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4505  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4506  */
4507 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4508 {
4509         int zone_index;
4510         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4511                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4512                         continue;
4513
4514                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4515                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4516                         break;
4517         }
4518
4519         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4520         movable_zone = zone_index;
4521 }
4522
4523 /*
4524  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4525  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4526  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4527  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4528  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4529  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4530  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4531  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4532  */
4533 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4534                                         unsigned long zone_type,
4535                                         unsigned long node_start_pfn,
4536                                         unsigned long node_end_pfn,
4537                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4538                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4539 {
4540         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4541         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4542                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4543                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4544                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4545                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4546                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4547
4548                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4549                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4550                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4551                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4552
4553                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4554                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4555                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4556         }
4557 }
4558
4559 /*
4560  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4561  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4562  */
4563 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4564                                         unsigned long zone_type,
4565                                         unsigned long node_start_pfn,
4566                                         unsigned long node_end_pfn,
4567                                         unsigned long *ignored)
4568 {
4569         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4570
4571         /* Get the start and end of the zone */
4572         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4573         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4574         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4575                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4576                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4577
4578         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4579         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4580                 return 0;
4581
4582         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4583         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4584         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4585
4586         /* Return the spanned pages */
4587         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4588 }
4589
4590 /*
4591  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4592  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4593  */
4594 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4595                                 unsigned long range_start_pfn,
4596                                 unsigned long range_end_pfn)
4597 {
4598         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4599         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4600         int i;
4601
4602         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4603                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4604                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4605                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4606         }
4607         return nr_absent;
4608 }
4609
4610 /**
4611  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4612  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4613  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4614  *
4615  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4616  */
4617 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4618                                                         unsigned long end_pfn)
4619 {
4620         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4621 }
4622
4623 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4624 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4625                                         unsigned long zone_type,
4626                                         unsigned long node_start_pfn,
4627                                         unsigned long node_end_pfn,
4628                                         unsigned long *ignored)
4629 {
4630         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4631         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4632         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4633
4634         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4635         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4636
4637         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4638                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4639                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4640         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4641 }
4642
4643 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4644 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4645                                         unsigned long zone_type,
4646                                         unsigned long node_start_pfn,
4647                                         unsigned long node_end_pfn,
4648                                         unsigned long *zones_size)
4649 {
4650         return zones_size[zone_type];
4651 }
4652
4653 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4654                                                 unsigned long zone_type,
4655                                                 unsigned long node_start_pfn,
4656                                                 unsigned long node_end_pfn,
4657                                                 unsigned long *zholes_size)
4658 {
4659         if (!zholes_size)
4660                 return 0;
4661
4662         return zholes_size[zone_type];
4663 }
4664
4665 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4666
4667 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4668                                                 unsigned long node_start_pfn,
4669                                                 unsigned long node_end_pfn,
4670                                                 unsigned long *zones_size,
4671                                                 unsigned long *zholes_size)
4672 {
4673         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4674         enum zone_type i;
4675
4676         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4677                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4678                                                          node_start_pfn,
4679                                                          node_end_pfn,
4680                                                          zones_size);
4681         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4682
4683         realtotalpages = totalpages;
4684         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4685                 realtotalpages -=
4686                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4687                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4688                                                   zholes_size);
4689         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4690         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4691                                                         realtotalpages);
4692 }
4693
4694 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4695 /*
4696  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4697  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4698  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4699  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4700  * bytes.
4701  */
4702 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4703 {
4704         unsigned long usemapsize;
4705
4706         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4707         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4708         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4709         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4710         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4711
4712         return usemapsize / 8;
4713 }
4714
4715 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4716                                 struct zone *zone,
4717                                 unsigned long zone_start_pfn,
4718                                 unsigned long zonesize)
4719 {
4720         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4721         zone->pageblock_flags = NULL;
4722         if (usemapsize)
4723                 zone->pageblock_flags =
4724                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4725                                                          pgdat->node_id);
4726 }
4727 #else
4728 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4729                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4730 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4731
4732 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4733
4734 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4735 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4736 {
4737         unsigned int order;
4738
4739         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4740         if (pageblock_order)
4741                 return;
4742
4743         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4744                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4745         else
4746                 order = MAX_ORDER - 1;
4747
4748         /*
4749          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4750          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4751          * powerpc.
4752          */
4753         pageblock_order = order;
4754 }
4755 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4756
4757 /*
4758  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4759  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4760  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4761  * the kernel config
4762  */
4763 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4764 {
4765 }
4766
4767 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4768
4769 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4770                                                    unsigned long present_pages)
4771 {
4772         unsigned long pages = spanned_pages;
4773
4774         /*
4775          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4776          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4777          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4778          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4779          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4780          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4781          */
4782         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4783             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4784                 pages = present_pages;
4785
4786         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4787 }
4788
4789 /*
4790  * Set up the zone data structures:
4791  *   - mark all pages reserved
4792  *   - mark all memory queues empty
4793  *   - clear the memory bitmaps
4794  *
4795  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4796  */
4797 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4798                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4799                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4800 {
4801         enum zone_type j;
4802         int nid = pgdat->node_id;
4803         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4804         int ret;
4805
4806         pgdat_resize_init(pgdat);
4807 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4808         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4809         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4810         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4811 #endif
4812         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4813         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4814         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4815
4816         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4817                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4818                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4819
4820                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4821                                                   node_end_pfn, zones_size);
4822                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4823                                                                 node_start_pfn,
4824                                                                 node_end_pfn,
4825                                                                 zholes_size);
4826
4827                 /*
4828                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4829                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4830                  * and per-cpu initialisations
4831                  */
4832                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4833                 if (freesize >= memmap_pages) {
4834                         freesize -= memmap_pages;
4835                         if (memmap_pages)
4836                                 printk(KERN_DEBUG
4837                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4838                                        zone_names[j], memmap_pages);
4839                 } else
4840                         printk(KERN_WARNING
4841                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4842                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4843
4844                 /* Account for reserved pages */
4845                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4846                         freesize -= dma_reserve;
4847                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4848                                         zone_names[0], dma_reserve);
4849                 }
4850
4851                 if (!is_highmem_idx(j))
4852                         nr_kernel_pages += freesize;
4853                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4854                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4855                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4856                 nr_all_pages += freesize;
4857
4858                 zone->spanned_pages = size;
4859                 zone->present_pages = realsize;
4860                 /*
4861                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4862                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4863                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4864                  */
4865                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4866 #ifdef CONFIG_NUMA
4867                 zone->node = nid;
4868                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4869                                                 / 100;
4870                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4871 #endif
4872                 zone->name = zone_names[j];
4873                 spin_lock_init(&zone->lock);
4874                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4875                 zone_seqlock_init(zone);
4876                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4877                 zone_pcp_init(zone);
4878
4879                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4880                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4881
4882                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4883                 if (!size)
4884                         continue;
4885
4886                 set_pageblock_order();
4887                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4888                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4889                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4890                 BUG_ON(ret);
4891                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4892                 zone_start_pfn += size;
4893         }
4894 }
4895
4896 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4897 {
4898         /* Skip empty nodes */
4899         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4900                 return;
4901
4902 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4903         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4904         if (!pgdat->node_mem_map) {
4905                 unsigned long size, start, end;
4906                 struct page *map;
4907
4908                 /*
4909                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4910                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4911                  * for the buddy allocator to function correctly.
4912                  */
4913                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4914                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4915                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4916                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4917                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4918                 if (!map)
4919                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4920                                                                pgdat->node_id);
4921                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4922         }
4923 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4924         /*
4925          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4926          */
4927         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4928                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4929 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4930                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4931                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4932 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4933         }
4934 #endif
4935 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4936 }
4937
4938 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4939                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4940 {
4941         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4942         unsigned long start_pfn = 0;
4943         unsigned long end_pfn = 0;
4944
4945         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4946         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4947
4948         pgdat->node_id = nid;
4949         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4950 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4951         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4952 #endif
4953         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4954                                   zones_size, zholes_size);
4955
4956         alloc_node_mem_map(pgdat);
4957 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4958         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4959                 nid, (unsigned long)pgdat,
4960                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4961 #endif
4962
4963         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4964                             zones_size, zholes_size);
4965 }
4966
4967 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4968
4969 #if MAX_NUMNODES > 1
4970 /*
4971  * Figure out the number of possible node ids.
4972  */
4973 void __init setup_nr_node_ids(void)
4974 {
4975         unsigned int node;
4976         unsigned int highest = 0;
4977
4978         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4979                 highest = node;
4980         nr_node_ids = highest + 1;
4981 }
4982 #endif
4983
4984 /**
4985  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4986  *
4987  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4988  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4989  * all the nodes.
4990  *
4991  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4992  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4993  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4994  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4995  *
4996  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4997  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4998  * populated node map.
4999  *
5000  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5001  * requirement (single node).
5002  */
5003 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5004 {
5005         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5006         unsigned long start, end, mask;
5007         int last_nid = -1;
5008         int i, nid;
5009
5010         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5011                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5012                         last_nid = nid;
5013                         last_end = end;
5014                         continue;
5015                 }
5016
5017                 /*
5018                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5019                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5020                  * too coarse to separate the current node from the last.
5021                  */
5022                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5023                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5024                         mask <<= 1;
5025
5026                 /* accumulate all internode masks */
5027                 accl_mask |= mask;
5028         }
5029
5030         /* convert mask to number of pages */
5031         return ~accl_mask + 1;
5032 }
5033
5034 /* Find the lowest pfn for a node */
5035 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5036 {
5037         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5038         unsigned long start_pfn;
5039         int i;
5040
5041         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5042                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5043
5044         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5045                 printk(KERN_WARNING
5046                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5047                 return 0;
5048         }
5049
5050         return min_pfn;
5051 }
5052
5053 /**
5054  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5055  *
5056  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5057  * add_active_range().
5058  */
5059 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5060 {
5061         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5062 }
5063
5064 /*
5065  * early_calculate_totalpages()
5066  * Sum pages in active regions for movable zone.
5067  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5068  */
5069 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5070 {
5071         unsigned long totalpages = 0;
5072         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5073         int i, nid;
5074
5075         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5076                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5077
5078                 totalpages += pages;
5079                 if (pages)
5080                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5081         }
5082         return totalpages;
5083 }
5084
5085 /*
5086  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5087  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5088  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5089  * others
5090  */
5091 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5092 {
5093         int i, nid;
5094         unsigned long usable_startpfn;
5095         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5096         /* save the state before borrow the nodemask */
5097         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5098         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5099         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5100         struct memblock_region *r;
5101
5102         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5103         find_usable_zone_for_movable();
5104
5105         /*
5106          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5107          * options.
5108          */
5109         if (movable_node_is_enabled()) {
5110                 for_each_memblock(memory, r) {
5111                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5112                                 continue;
5113
5114                         nid = r->nid;
5115
5116                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5117                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5118                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5119                                 usable_startpfn;
5120                 }
5121
5122                 goto out2;
5123         }
5124
5125         /*
5126          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5127          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5128          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5129          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5130          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5131          * what movablecore would have allowed.
5132          */
5133         if (required_movablecore) {
5134                 unsigned long corepages;
5135
5136                 /*
5137                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5138                  * was requested by the user
5139                  */
5140                 required_movablecore =
5141                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5142                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5143
5144                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5145         }
5146
5147         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5148         if (!required_kernelcore)
5149                 goto out;
5150
5151         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5152         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5153
5154 restart:
5155         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5156         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5157         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5158                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5159
5160                 /*
5161                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5162                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5163                  * amount of memory for the kernel
5164                  */
5165                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5166                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5167
5168                 /*
5169                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5170                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5171                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5172                  */
5173                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5174
5175                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5176                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5177                         unsigned long size_pages;
5178
5179                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5180                         if (start_pfn >= end_pfn)
5181                                 continue;
5182
5183                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5184                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5185                                 unsigned long kernel_pages;
5186                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5187                                                                 - start_pfn;
5188
5189                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5190                                                         kernelcore_remaining);
5191                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5192                                                         required_kernelcore);
5193
5194                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5195                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5196
5197                                         /*
5198                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5199                                          * that if we have to rebalance
5200                                          * kernelcore across nodes, we will
5201                                          * not double account here
5202                                          */
5203                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5204                                         continue;
5205                                 }
5206                                 start_pfn = usable_startpfn;
5207                         }
5208
5209                         /*
5210                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5211                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5212                          * number of pages used as kernelcore
5213                          */
5214                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5215                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5216                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5217                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5218
5219                         /*
5220                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5221                          * break if the kernelcore for this node has been
5222                          * satisfied
5223                          */
5224                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5225                                                                 size_pages);
5226                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5227                         if (!kernelcore_remaining)
5228                                 break;
5229                 }
5230         }
5231
5232         /*
5233          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5234          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5235          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5236          * satisfied
5237          */
5238         usable_nodes--;
5239         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5240                 goto restart;
5241
5242 out2:
5243         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5244         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5245                 zone_movable_pfn[nid] =
5246                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5247
5248 out:
5249         /* restore the node_state */
5250         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5251 }
5252
5253 /* Any regular or high memory on that node ? */
5254 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5255 {
5256         enum zone_type zone_type;
5257
5258         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5259                 return;
5260
5261         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5262                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5263                 if (populated_zone(zone)) {
5264                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5265                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5266                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5267                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5268                         break;
5269                 }
5270         }
5271 }
5272
5273 /**
5274  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5275  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5276  *
5277  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5278  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5279  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5280  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5281  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5282  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5283  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5284  * at arch_max_dma_pfn.
5285  */
5286 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5287 {
5288         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5289         int i, nid;
5290
5291         /* Record where the zone boundaries are */
5292         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5293                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5294         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5295                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5296         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5297         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5298         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5299                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5300                         continue;
5301                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5302                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5303                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5304                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5305         }
5306         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5307         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5308
5309         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5310         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5311         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5312
5313         /* Print out the zone ranges */
5314         printk("Zone ranges:\n");
5315         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5316                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5317                         continue;
5318                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5319                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5320                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5321                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5322                 else
5323                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5324                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5325                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5326                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5327         }
5328
5329         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5330         printk("Movable zone start for each node\n");
5331         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5332                 if (zone_movable_pfn[i])
5333                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5334                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5335         }
5336
5337         /* Print out the early node map */
5338         printk("Early memory node ranges\n");
5339         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5340                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5341                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5342
5343         /* Initialise every node */
5344         mminit_verify_pageflags_layout();
5345         setup_nr_node_ids();
5346         for_each_online_node(nid) {
5347                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5348                 free_area_init_node(nid, NULL,
5349                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5350
5351                 /* Any memory on that node */
5352                 if (pgdat->node_present_pages)
5353                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5354                 check_for_memory(pgdat, nid);
5355         }
5356 }
5357
5358 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5359 {
5360         unsigned long long coremem;
5361         if (!p)
5362                 return -EINVAL;
5363
5364         coremem = memparse(p, &p);
5365         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5366
5367         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5368         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5369
5370         return 0;
5371 }
5372
5373 /*
5374  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5375  * cannot be reclaimed or migrated.
5376  */
5377 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5378 {
5379         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5380 }
5381
5382 /*
5383  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5384  * can be reclaimed or migrated.
5385  */
5386 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5387 {
5388         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5389 }
5390
5391 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5392 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5393
5394 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5395
5396 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5397 {
5398         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5399         page_zone(page)->managed_pages += count;
5400         totalram_pages += count;
5401 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5402         if (PageHighMem(page))
5403                 totalhigh_pages += count;
5404 #endif
5405         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5406 }
5407 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5408
5409 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5410 {
5411         void *pos;
5412         unsigned long pages = 0;
5413
5414         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5415         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5416         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5417                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5418                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5419                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5420         }
5421
5422         if (pages && s)
5423                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5424                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5425
5426         return pages;
5427 }
5428 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5429
5430 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5431 void free_highmem_page(struct page *page)
5432 {
5433         __free_reserved_page(page);
5434         totalram_pages++;
5435         page_zone(page)->managed_pages++;
5436         totalhigh_pages++;
5437 }
5438 #endif
5439
5440
5441 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5442 {
5443         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5444         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5445
5446         physpages = get_num_physpages();
5447         codesize = _etext - _stext;
5448         datasize = _edata - _sdata;
5449         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5450         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5451         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5452         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5453
5454         /*
5455          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5456          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5457          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5458          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5459          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5460          */
5461 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5462         do { \
5463                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5464                         size -= adj; \
5465         } while (0)
5466
5467         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5468                      _sinittext, init_code_size);
5469         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5470         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5471         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5472         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5473
5474 #undef  adj_init_size
5475
5476         printk("Memory: %luK/%luK available "
5477                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5478                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5479 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5480                ", %luK highmem"
5481 #endif
5482                "%s%s)\n",
5483                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5484                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5485                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5486                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5487 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5488                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5489 #endif
5490                str ? ", " : "", str ? str : "");
5491 }
5492
5493 /**
5494  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5495  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5496  *
5497  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5498  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5499  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5500  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5501  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5502  * smaller per-cpu batchsize.
5503  */
5504 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5505 {
5506         dma_reserve = new_dma_reserve;
5507 }
5508
5509 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5510 {
5511         free_area_init_node(0, zones_size,
5512                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5513 }
5514
5515 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5516                                  unsigned long action, void *hcpu)
5517 {
5518         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5519
5520         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5521                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5522                 drain_pages(cpu);
5523
5524                 /*
5525                  * Spill the event counters of the dead processor
5526                  * into the current processors event counters.
5527                  * This artificially elevates the count of the current
5528                  * processor.
5529                  */
5530                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5531
5532                 /*
5533                  * Zero the differential counters of the dead processor
5534                  * so that the vm statistics are consistent.
5535                  *
5536                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5537                  * race with what we are doing.
5538                  */
5539                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5540         }
5541         return NOTIFY_OK;
5542 }
5543
5544 void __init page_alloc_init(void)
5545 {
5546         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5547 }
5548
5549 /*
5550  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5551  *      or min_free_kbytes changes.
5552  */
5553 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5554 {
5555         struct pglist_data *pgdat;
5556         unsigned long reserve_pages = 0;
5557         enum zone_type i, j;
5558
5559         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5560                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5561                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5562                         unsigned long max = 0;
5563
5564                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5565                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5566                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5567                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5568                         }
5569
5570                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5571                         max += high_wmark_pages(zone);
5572
5573                         if (max > zone->managed_pages)
5574                                 max = zone->managed_pages;
5575                         reserve_pages += max;
5576                         /*
5577                          * Lowmem reserves are not available to
5578                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5579                          * kswapd tries to balance zones to their high
5580                          * watermark.  As a result, neither should be
5581                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5582                          * situation where reclaim has to clean pages
5583                          * in order to balance the zones.
5584                          */
5585                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5586                 }
5587         }
5588         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5589         totalreserve_pages = reserve_pages;
5590 }
5591
5592 /*
5593  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5594  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5595  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5596  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5597  */
5598 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5599 {
5600         struct pglist_data *pgdat;
5601         enum zone_type j, idx;
5602
5603         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5604                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5605                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5606                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5607
5608                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5609
5610                         idx = j;
5611                         while (idx) {
5612                                 struct zone *lower_zone;
5613
5614                                 idx--;
5615
5616                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5617                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5618
5619                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5620                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5621                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5622                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5623                         }
5624                 }
5625         }
5626
5627         /* update totalreserve_pages */
5628         calculate_totalreserve_pages();
5629 }
5630
5631 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5632 {
5633         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5634         unsigned long lowmem_pages = 0;
5635         struct zone *zone;
5636         unsigned long flags;
5637
5638         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5639         for_each_zone(zone) {
5640                 if (!is_highmem(zone))
5641                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5642         }
5643
5644         for_each_zone(zone) {
5645                 u64 tmp;
5646
5647                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5648                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5649                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5650                 if (is_highmem(zone)) {
5651                         /*
5652                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5653                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5654                          * value here.
5655                          *
5656                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5657                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5658                          * not be capped for highmem.
5659                          */
5660                         unsigned long min_pages;
5661
5662                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5663                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5664                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5665                 } else {
5666                         /*
5667                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5668                          * proportionate to the zone's size.
5669                          */
5670                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5671                 }
5672
5673                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5674                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5675
5676                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5677                                       high_wmark_pages(zone) -
5678                                       low_wmark_pages(zone) -
5679                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5680
5681                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5682                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5683         }
5684
5685         /* update totalreserve_pages */
5686         calculate_totalreserve_pages();
5687 }
5688
5689 /**
5690  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5691  * or when memory is hot-{added|removed}
5692  *
5693  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5694  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5695  */
5696 void setup_per_zone_wmarks(void)
5697 {
5698         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5699         __setup_per_zone_wmarks();
5700         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5701 }
5702
5703 /*
5704  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5705  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5706  * to be referenced again before it is swapped out.
5707  *
5708  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5709  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5710  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5711  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5712  *
5713  * total     target    max
5714  * memory    ratio     inactive anon
5715  * -------------------------------------
5716  *   10MB       1         5MB
5717  *  100MB       1        50MB
5718  *    1GB       3       250MB
5719  *   10GB      10       0.9GB
5720  *  100GB      31         3GB
5721  *    1TB     101        10GB
5722  *   10TB     320        32GB
5723  */
5724 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5725 {
5726         unsigned int gb, ratio;
5727
5728         /* Zone size in gigabytes */
5729         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5730         if (gb)
5731                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5732         else
5733                 ratio = 1;
5734
5735         zone->inactive_ratio = ratio;
5736 }
5737
5738 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5739 {
5740         struct zone *zone;
5741
5742         for_each_zone(zone)
5743                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5744 }
5745
5746 /*
5747  * Initialise min_free_kbytes.
5748  *
5749  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5750  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5751  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5752  *
5753  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5754  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5755  *
5756  * which yields
5757  *
5758  * 16MB:        512k
5759  * 32MB:        724k
5760  * 64MB:        1024k
5761  * 128MB:       1448k
5762  * 256MB:       2048k
5763  * 512MB:       2896k
5764  * 1024MB:      4096k
5765  * 2048MB:      5792k
5766  * 4096MB:      8192k
5767  * 8192MB:      11584k
5768  * 16384MB:     16384k
5769  */
5770 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5771 {
5772         unsigned long lowmem_kbytes;
5773         int new_min_free_kbytes;
5774
5775         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5776         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5777
5778         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5779                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5780                 if (min_free_kbytes < 128)
5781                         min_free_kbytes = 128;
5782                 if (min_free_kbytes > 65536)
5783                         min_free_kbytes = 65536;
5784         } else {
5785                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5786                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5787         }
5788         setup_per_zone_wmarks();
5789         refresh_zone_stat_thresholds();
5790         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5791         setup_per_zone_inactive_ratio();
5792         return 0;
5793 }
5794 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5795
5796 /*
5797  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5798  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5799  *      changes.
5800  */
5801 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5802         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5803 {
5804         int rc;
5805
5806         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5807         if (rc)
5808                 return rc;
5809
5810         if (write) {
5811                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5812                 setup_per_zone_wmarks();
5813         }
5814         return 0;
5815 }
5816
5817 #ifdef CONFIG_NUMA
5818 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5819         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5820 {
5821         struct zone *zone;
5822         int rc;
5823
5824         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5825         if (rc)
5826                 return rc;
5827
5828         for_each_zone(zone)
5829                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5830                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5831         return 0;
5832 }
5833
5834 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5835         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5836 {
5837         struct zone *zone;
5838         int rc;
5839
5840         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5841         if (rc)
5842                 return rc;
5843
5844         for_each_zone(zone)
5845                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5846                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5847         return 0;
5848 }
5849 #endif
5850
5851 /*
5852  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5853  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5854  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5855  *
5856  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5857  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5858  * if in function of the boot time zone sizes.
5859  */
5860 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5861         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5862 {
5863         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5864         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5865         return 0;
5866 }
5867
5868 /*
5869  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5870  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5871  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5872  */
5873 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5874         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5875 {
5876         struct zone *zone;
5877         unsigned int cpu;
5878         int ret;
5879
5880         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5881         if (!write || (ret < 0))
5882                 return ret;
5883
5884         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5885         for_each_populated_zone(zone) {
5886                 unsigned long  high;
5887                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5888                 for_each_possible_cpu(cpu)
5889                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5890                                          high);
5891         }
5892         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5893         return 0;
5894 }
5895
5896 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5897
5898 #ifdef CONFIG_NUMA
5899 static int __init set_hashdist(char *str)
5900 {
5901         if (!str)
5902                 return 0;
5903         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5904         return 1;
5905 }
5906 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5907 #endif
5908
5909 /*
5910  * allocate a large system hash table from bootmem
5911  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5912  *   quantity of entries
5913  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5914  */
5915 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5916                                      unsigned long bucketsize,
5917                                      unsigned long numentries,
5918                                      int scale,
5919                                      int flags,
5920                                      unsigned int *_hash_shift,
5921                                      unsigned int *_hash_mask,
5922                                      unsigned long low_limit,
5923                                      unsigned long high_limit)
5924 {
5925         unsigned long long max = high_limit;
5926         unsigned long log2qty, size;
5927         void *table = NULL;
5928
5929         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5930         if (!numentries) {
5931                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5932                 numentries = nr_kernel_pages;
5933
5934                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5935                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5936                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5937
5938                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5939                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5940                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5941                 else
5942                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5943
5944                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5945                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5946                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5947                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5948                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5949                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5950                                 BUG_ON(!numentries);
5951                         }
5952                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5953                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5954         }
5955         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5956
5957         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5958         if (max == 0) {
5959                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5960                 do_div(max, bucketsize);
5961         }
5962         max = min(max, 0x80000000ULL);
5963
5964         if (numentries < low_limit)
5965                 numentries = low_limit;
5966         if (numentries > max)
5967                 numentries = max;
5968
5969         log2qty = ilog2(numentries);
5970
5971         do {
5972                 size = bucketsize << log2qty;
5973                 if (flags & HASH_EARLY)
5974                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5975                 else if (hashdist)
5976                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5977                 else {
5978                         /*
5979                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5980                          * some pages at the end of hash table which
5981                          * alloc_pages_exact() automatically does
5982                          */
5983                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5984                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5985                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5986                         }
5987                 }
5988         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5989
5990         if (!table)
5991                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5992
5993         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5994                tablename,
5995                (1UL << log2qty),
5996                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5997                size);
5998
5999         if (_hash_shift)
6000                 *_hash_shift = log2qty;
6001         if (_hash_mask)
6002                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6003
6004         return table;
6005 }
6006
6007 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6008 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6009                                                         unsigned long pfn)
6010 {
6011 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6012         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6013 #else
6014         return zone->pageblock_flags;
6015 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6016 }
6017
6018 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6019 {
6020 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6021         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6022         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6023 #else
6024         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6025         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6026 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6027 }
6028
6029 /**
6030  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6031  * @page: The page within the block of interest
6032  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
6033  * @end_bitidx: The last bit of interest
6034  * returns pageblock_bits flags
6035  */
6036 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6037                                         unsigned long end_bitidx,
6038                                         unsigned long mask)
6039 {
6040         struct zone *zone;
6041         unsigned long *bitmap;
6042         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6043         unsigned long word;
6044
6045         zone = page_zone(page);
6046         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6047         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6048         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6049         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6050
6051         word = bitmap[word_bitidx];
6052         bitidx += end_bitidx;
6053         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6054 }
6055
6056 /**
6057  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6058  * @page: The page within the block of interest
6059  * @start_bitidx: The first bit of interest
6060  * @end_bitidx: The last bit of interest
6061  * @flags: The flags to set
6062  */
6063 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6064                                         unsigned long pfn,
6065                                         unsigned long end_bitidx,
6066                                         unsigned long mask)
6067 {
6068         struct zone *zone;
6069         unsigned long *bitmap;
6070         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6071         unsigned long old_word, word;
6072
6073         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6074
6075         zone = page_zone(page);
6076         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6077         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6078         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6079         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6080
6081         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6082
6083         bitidx += end_bitidx;
6084         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6085         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6086
6087         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6088         for (;;) {
6089                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6090                 if (word == old_word)
6091                         break;
6092                 word = old_word;
6093         }
6094 }
6095
6096 /*
6097  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6098  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6099  *
6100  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6101  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6102  * expect this function should be exact.
6103  */
6104 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6105                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6106 {
6107         unsigned long pfn, iter, found;
6108         int mt;
6109
6110         /*
6111          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6112          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6113          */
6114         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6115                 return false;
6116         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6117         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6118                 return false;
6119
6120         pfn = page_to_pfn(page);
6121         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6122                 unsigned long check = pfn + iter;
6123
6124                 if (!pfn_valid_within(check))
6125                         continue;
6126
6127                 page = pfn_to_page(check);
6128
6129                 /*
6130                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6131                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6132                  * handle each tail page individually in migration.
6133                  */
6134                 if (PageHuge(page)) {
6135                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6136                         continue;
6137                 }
6138
6139                 /*
6140                  * We can't use page_count without pin a page
6141                  * because another CPU can free compound page.
6142                  * This check already skips compound tails of THP
6143                  * because their page->_count is zero at all time.
6144                  */
6145                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6146                         if (PageBuddy(page))
6147                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6148                         continue;
6149                 }
6150
6151                 /*
6152                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6153                  * page_count() is not 0.
6154                  */
6155                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6156                         continue;
6157
6158                 if (!PageLRU(page))
6159                         found++;
6160                 /*
6161                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6162                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6163                  * and it still to be fixed.
6164                  */
6165                 /*
6166                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6167                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6168                  *
6169                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6170                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6171                  * page at boot.
6172                  */
6173                 if (found > count)
6174                         return true;
6175         }
6176         return false;
6177 }
6178
6179 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6180 {
6181         struct zone *zone;
6182         unsigned long pfn;
6183
6184         /*
6185          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6186          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6187          * the zone but still within the section.
6188          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6189          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6190          */
6191         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6192                 return false;
6193
6194         zone = page_zone(page);
6195         pfn = page_to_pfn(page);
6196         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6197                 return false;
6198
6199         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6200 }
6201
6202 #ifdef CONFIG_CMA
6203
6204 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6205 {
6206         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6207                              pageblock_nr_pages) - 1);
6208 }
6209
6210 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6211 {
6212         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6213                                 pageblock_nr_pages));
6214 }
6215
6216 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6217 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6218                                         unsigned long start, unsigned long end)
6219 {
6220         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6221         unsigned long nr_reclaimed;
6222         unsigned long pfn = start;
6223         unsigned int tries = 0;
6224         int ret = 0;
6225
6226         migrate_prep();
6227
6228         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6229                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6230                         ret = -EINTR;
6231                         break;
6232                 }
6233
6234                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6235                         cc->nr_migratepages = 0;
6236                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6237                                                          pfn, end, true);
6238                         if (!pfn) {
6239                                 ret = -EINTR;
6240                                 break;
6241                         }
6242                         tries = 0;
6243                 } else if (++tries == 5) {
6244                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6245                         break;
6246                 }
6247
6248                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6249                                                         &cc->migratepages);
6250                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6251
6252                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6253                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6254         }
6255         if (ret < 0) {
6256                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6257                 return ret;
6258         }
6259         return 0;
6260 }
6261
6262 /**
6263  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6264  * @start:      start PFN to allocate
6265  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6266  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6267  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6268  *                      in range must have the same migratetype and it must
6269  *                      be either of the two.
6270  *
6271  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6272  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6273  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6274  * pages fall in.
6275  *
6276  * The PFN range must belong to a single zone.
6277  *
6278  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6279  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6280  * need to be freed with free_contig_range().
6281  */
6282 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6283                        unsigned migratetype)
6284 {
6285         unsigned long outer_start, outer_end;
6286         int ret = 0, order;
6287
6288         struct compact_control cc = {
6289                 .nr_migratepages = 0,
6290                 .order = -1,
6291                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6292                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6293                 .ignore_skip_hint = true,
6294         };
6295         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6296
6297         /*
6298          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6299          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6300          * have different sizes, and due to the way page allocator
6301          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6302          * that page allocator won't try to merge buddies from
6303          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6304          * other migration type.
6305          *
6306          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6307          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6308          * we are interested in).  This will put all the pages in
6309          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6310          *
6311          * When this is done, we take the pages in range from page
6312          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6313          * page allocator will never consider using them.
6314          *
6315          * This lets us mark the pageblocks back as
6316          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6317          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6318          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6319          */
6320
6321         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6322                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6323                                        false);
6324         if (ret)
6325                 return ret;
6326
6327         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6328         if (ret)
6329                 goto done;
6330
6331         /*
6332          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6333          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6334          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6335          * What we are going to do is to allocate all pages from
6336          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6337          *
6338          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6339          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6340          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6341          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6342          * once this is done free the pages we are not interested in.
6343          *
6344          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6345          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6346          */
6347
6348         lru_add_drain_all();
6349         drain_all_pages();
6350
6351         order = 0;
6352         outer_start = start;
6353         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6354                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6355                         ret = -EBUSY;
6356                         goto done;
6357                 }
6358                 outer_start &= ~0UL << order;
6359         }
6360
6361         /* Make sure the range is really isolated. */
6362         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6363                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6364                        outer_start, end);
6365                 ret = -EBUSY;
6366                 goto done;
6367         }
6368
6369
6370         /* Grab isolated pages from freelists. */
6371         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6372         if (!outer_end) {
6373                 ret = -EBUSY;
6374                 goto done;
6375         }
6376
6377         /* Free head and tail (if any) */
6378         if (start != outer_start)
6379                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6380         if (end != outer_end)
6381                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6382
6383 done:
6384         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6385                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6386         return ret;
6387 }
6388
6389 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6390 {
6391         unsigned int count = 0;
6392
6393         for (; nr_pages--; pfn++) {
6394                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6395
6396                 count += page_count(page) != 1;
6397                 __free_page(page);
6398         }
6399         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6400 }
6401 #endif
6402
6403 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6404 /*
6405  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6406  * page high values need to be recalulated.
6407  */
6408 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6409 {
6410         unsigned cpu;
6411         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6412         for_each_possible_cpu(cpu)
6413                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6414                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6415         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6416 }
6417 #endif
6418
6419 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6420 {
6421         unsigned long flags;
6422         int cpu;
6423         struct per_cpu_pageset *pset;
6424
6425         /* avoid races with drain_pages()  */
6426         local_irq_save(flags);
6427         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6428                 for_each_online_cpu(cpu) {
6429                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6430                         drain_zonestat(zone, pset);
6431                 }
6432                 free_percpu(zone->pageset);
6433                 zone->pageset = &boot_pageset;
6434         }
6435         local_irq_restore(flags);
6436 }
6437
6438 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6439 /*
6440  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6441  */
6442 void
6443 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6444 {
6445         struct page *page;
6446         struct zone *zone;
6447         int order, i;
6448         unsigned long pfn;
6449         unsigned long flags;
6450         /* find the first valid pfn */
6451         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6452                 if (pfn_valid(pfn))
6453                         break;
6454         if (pfn == end_pfn)
6455                 return;
6456         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6457         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6458         pfn = start_pfn;
6459         while (pfn < end_pfn) {
6460                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6461                         pfn++;
6462                         continue;
6463                 }
6464                 page = pfn_to_page(pfn);
6465                 /*
6466                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6467                  * page_count() is not 0.
6468                  */
6469                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6470                         pfn++;
6471                         SetPageReserved(page);
6472                         continue;
6473                 }
6474
6475                 BUG_ON(page_count(page));
6476                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6477                 order = page_order(page);
6478 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6479                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6480                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6481 #endif
6482                 list_del(&page->lru);
6483                 rmv_page_order(page);
6484                 zone->free_area[order].nr_free--;
6485                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6486                         SetPageReserved((page+i));
6487                 pfn += (1 << order);
6488         }
6489         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6490 }
6491 #endif
6492
6493 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6494 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6495 {
6496         struct zone *zone = page_zone(page);
6497         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6498         unsigned long flags;
6499         int order;
6500
6501         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6502         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6503                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6504
6505                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6506                         break;
6507         }
6508         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6509
6510         return order < MAX_ORDER;
6511 }
6512 #endif
6513
6514 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6515         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6516         {1UL << PG_error,               "error"         },
6517         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6518         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6519         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6520         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6521         {1UL << PG_active,              "active"        },
6522         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6523         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6524         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6525         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6526         {1UL << PG_private,             "private"       },
6527         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6528         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6529 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6530         {1UL << PG_head,                "head"          },
6531         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6532 #else
6533         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6534 #endif
6535         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6536         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6537         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6538         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6539         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6540 #ifdef CONFIG_MMU
6541         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6542 #endif
6543 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6544         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6545 #endif
6546 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6547         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6548 #endif
6549 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6550         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6551 #endif
6552 };
6553
6554 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6555 {
6556         const char *delim = "";
6557         unsigned long mask;
6558         int i;
6559
6560         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6561
6562         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6563
6564         /* remove zone id */
6565         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6566
6567         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6568
6569                 mask = pageflag_names[i].mask;
6570                 if ((flags & mask) != mask)
6571                         continue;
6572
6573                 flags &= ~mask;
6574                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6575                 delim = "|";
6576         }
6577
6578         /* check for left over flags */
6579         if (flags)
6580                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6581
6582         printk(")\n");
6583 }
6584
6585 void dump_page_badflags(struct page *page, const char *reason,
6586                 unsigned long badflags)
6587 {
6588         printk(KERN_ALERT
6589                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6590                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6591                 page->mapping, page->index);
6592         dump_page_flags(page->flags);
6593         if (reason)
6594                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6595         if (page->flags & badflags) {
6596                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6597                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6598         }
6599         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6600 }
6601
6602 void dump_page(struct page *page, const char *reason)
6603 {
6604         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6605 }
6606 EXPORT_SYMBOL(dump_page);