]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
124d0aa7b10c6d6d4738366bbc3dc404aefa4c42
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/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, unsigned int order,
413                                                         gfp_t gfp_flags)
414 {
415         int i;
416
417         /*
418          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
419          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
420          */
421         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
422         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
423                 clear_highpage(page + i);
424 }
425
426 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
427 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
428
429 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
430 {
431         unsigned long res;
432
433         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
434                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
435                 return 0;
436         }
437         _debug_guardpage_minorder = res;
438         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
439         return 0;
440 }
441 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
442
443 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
444 {
445         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
446 }
447
448 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
449 {
450         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
451 }
452 #else
453 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
454 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
455 #endif
456
457 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
458 {
459         set_page_private(page, order);
460         __SetPageBuddy(page);
461 }
462
463 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
464 {
465         __ClearPageBuddy(page);
466         set_page_private(page, 0);
467 }
468
469 /*
470  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
471  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
472  *
473  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
474  * the following equation:
475  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
476  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
477  * 1 buddy is #10:
478  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
479  *
480  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
481  * satisfies the following equation:
482  *     P = B & ~(1 << O)
483  *
484  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
485  */
486 static inline unsigned long
487 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
488 {
489         return page_idx ^ (1 << order);
490 }
491
492 /*
493  * This function checks whether a page is free && is the buddy
494  * we can do coalesce a page and its buddy if
495  * (a) the buddy is not in a hole &&
496  * (b) the buddy is in the buddy system &&
497  * (c) a page and its buddy have the same order &&
498  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
499  *
500  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
501  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
502  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
503  * serialized by zone->lock.
504  *
505  * For recording page's order, we use page_private(page).
506  */
507 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
508                                                         unsigned int order)
509 {
510         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
511                 return 0;
512
513         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
515
516                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
517                         return 0;
518
519                 return 1;
520         }
521
522         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
523                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
524
525                 /*
526                  * zone check is done late to avoid uselessly
527                  * calculating zone/node ids for pages that could
528                  * never merge.
529                  */
530                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
531                         return 0;
532
533                 return 1;
534         }
535         return 0;
536 }
537
538 /*
539  * Freeing function for a buddy system allocator.
540  *
541  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
542  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
543  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
544  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
545  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
546  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
547  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
548  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
549  * parts of the VM system.
550  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
551  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
552  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
553  * field.
554  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
555  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
556  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
557  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
558  * triggers coalescing into a block of larger size.
559  *
560  * -- nyc
561  */
562
563 static inline void __free_one_page(struct page *page,
564                 unsigned long pfn,
565                 struct zone *zone, unsigned int order,
566                 int migratetype)
567 {
568         unsigned long page_idx;
569         unsigned long combined_idx;
570         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
571         struct page *buddy;
572
573         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
574
575         if (unlikely(PageCompound(page)))
576                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
577                         return;
578
579         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
580
581         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
582
583         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
584         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
585
586         while (order < MAX_ORDER-1) {
587                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
588                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
589                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
590                         break;
591                 /*
592                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
593                  * merge with it and move up one order.
594                  */
595                 if (page_is_guard(buddy)) {
596                         clear_page_guard_flag(buddy);
597                         set_page_private(page, 0);
598                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
599                                                   migratetype);
600                 } else {
601                         list_del(&buddy->lru);
602                         zone->free_area[order].nr_free--;
603                         rmv_page_order(buddy);
604                 }
605                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
606                 page = page + (combined_idx - page_idx);
607                 page_idx = combined_idx;
608                 order++;
609         }
610         set_page_order(page, order);
611
612         /*
613          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
614          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
615          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
616          * that is happening, add the free page to the tail of the list
617          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
618          * as a higher order page
619          */
620         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
621                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
622                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
623                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
624                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
625                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
626                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
627                         list_add_tail(&page->lru,
628                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
629                         goto out;
630                 }
631         }
632
633         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
634 out:
635         zone->free_area[order].nr_free++;
636 }
637
638 static inline int free_pages_check(struct page *page)
639 {
640         const char *bad_reason = NULL;
641         unsigned long bad_flags = 0;
642
643         if (unlikely(page_mapcount(page)))
644                 bad_reason = "nonzero mapcount";
645         if (unlikely(page->mapping != NULL))
646                 bad_reason = "non-NULL mapping";
647         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
648                 bad_reason = "nonzero _count";
649         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
650                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
651                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
652         }
653         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
654                 bad_reason = "cgroup check failed";
655         if (unlikely(bad_reason)) {
656                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
657                 return 1;
658         }
659         page_cpupid_reset_last(page);
660         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
661                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
662         return 0;
663 }
664
665 /*
666  * Frees a number of pages from the PCP lists
667  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
668  * count is the number of pages to free.
669  *
670  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
671  * see if this freeing clears that state.
672  *
673  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
674  * pinned" detection logic.
675  */
676 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
677                                         struct per_cpu_pages *pcp)
678 {
679         int migratetype = 0;
680         int batch_free = 0;
681         int to_free = count;
682
683         spin_lock(&zone->lock);
684         zone->pages_scanned = 0;
685
686         while (to_free) {
687                 struct page *page;
688                 struct list_head *list;
689
690                 /*
691                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
692                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
693                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
694                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
695                  * lists
696                  */
697                 do {
698                         batch_free++;
699                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
700                                 migratetype = 0;
701                         list = &pcp->lists[migratetype];
702                 } while (list_empty(list));
703
704                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
705                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
706                         batch_free = to_free;
707
708                 do {
709                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
710
711                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
712                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
713                         list_del(&page->lru);
714                         mt = get_freepage_migratetype(page);
715                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
716                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
717                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
718                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
719                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
720                                 if (is_migrate_cma(mt))
721                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
722                         }
723                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
724         }
725         spin_unlock(&zone->lock);
726 }
727
728 static void free_one_page(struct zone *zone,
729                                 struct page *page, unsigned long pfn,
730                                 unsigned int order,
731                                 int migratetype)
732 {
733         spin_lock(&zone->lock);
734         zone->pages_scanned = 0;
735
736         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
737         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
738                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
739         spin_unlock(&zone->lock);
740 }
741
742 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
743 {
744         int i;
745         int bad = 0;
746
747         trace_mm_page_free(page, order);
748         kmemcheck_free_shadow(page, order);
749
750         if (PageAnon(page))
751                 page->mapping = NULL;
752         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
753                 bad += free_pages_check(page + i);
754         if (bad)
755                 return false;
756
757         if (!PageHighMem(page)) {
758                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
759                                            PAGE_SIZE << order);
760                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
761                                            PAGE_SIZE << order);
762         }
763         arch_free_page(page, order);
764         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
765
766         return true;
767 }
768
769 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
770 {
771         unsigned long flags;
772         int migratetype;
773         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
774
775         if (!free_pages_prepare(page, order))
776                 return;
777
778         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
779         local_irq_save(flags);
780         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
781         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
782         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
783         local_irq_restore(flags);
784 }
785
786 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
787 {
788         unsigned int nr_pages = 1 << order;
789         struct page *p = page;
790         unsigned int loop;
791
792         prefetchw(p);
793         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
794                 prefetchw(p + 1);
795                 __ClearPageReserved(p);
796                 set_page_count(p, 0);
797         }
798         __ClearPageReserved(p);
799         set_page_count(p, 0);
800
801         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
802         set_page_refcounted(page);
803         __free_pages(page, order);
804 }
805
806 #ifdef CONFIG_CMA
807 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
808 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
809 {
810         unsigned i = pageblock_nr_pages;
811         struct page *p = page;
812
813         do {
814                 __ClearPageReserved(p);
815                 set_page_count(p, 0);
816         } while (++p, --i);
817
818         set_page_refcounted(page);
819         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
820         __free_pages(page, pageblock_order);
821         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
822 }
823 #endif
824
825 /*
826  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
827  * Please do not alter this order without good reasons and regression
828  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
829  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
830  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
831  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
832  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
833  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
834  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
835  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
836  *
837  * -- nyc
838  */
839 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
840         int low, int high, struct free_area *area,
841         int migratetype)
842 {
843         unsigned long size = 1 << high;
844
845         while (high > low) {
846                 area--;
847                 high--;
848                 size >>= 1;
849                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
850
851 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
852                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
853                         /*
854                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
855                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
856                          * Corresponding page table entries will not be touched,
857                          * pages will stay not present in virtual address space
858                          */
859                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
860                         set_page_guard_flag(&page[size]);
861                         set_page_private(&page[size], high);
862                         /* Guard pages are not available for any usage */
863                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
864                                                   migratetype);
865                         continue;
866                 }
867 #endif
868                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
869                 area->nr_free++;
870                 set_page_order(&page[size], high);
871         }
872 }
873
874 /*
875  * This page is about to be returned from the page allocator
876  */
877 static inline int check_new_page(struct page *page)
878 {
879         const char *bad_reason = NULL;
880         unsigned long bad_flags = 0;
881
882         if (unlikely(page_mapcount(page)))
883                 bad_reason = "nonzero mapcount";
884         if (unlikely(page->mapping != NULL))
885                 bad_reason = "non-NULL mapping";
886         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
887                 bad_reason = "nonzero _count";
888         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
889                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
890                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
891         }
892         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
893                 bad_reason = "cgroup check failed";
894         if (unlikely(bad_reason)) {
895                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
896                 return 1;
897         }
898         return 0;
899 }
900
901 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
902 {
903         int i;
904
905         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
906                 struct page *p = page + i;
907                 if (unlikely(check_new_page(p)))
908                         return 1;
909         }
910
911         set_page_private(page, 0);
912         set_page_refcounted(page);
913
914         arch_alloc_page(page, order);
915         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
916
917         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
918                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
919
920         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
921                 prep_compound_page(page, order);
922
923         return 0;
924 }
925
926 /*
927  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
928  * the smallest available page from the freelists
929  */
930 static inline
931 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
932                                                 int migratetype)
933 {
934         unsigned int current_order;
935         struct free_area *area;
936         struct page *page;
937
938         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
939         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
940                 area = &(zone->free_area[current_order]);
941                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
942                         continue;
943
944                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
945                                                         struct page, lru);
946                 list_del(&page->lru);
947                 rmv_page_order(page);
948                 area->nr_free--;
949                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
950                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
951                 return page;
952         }
953
954         return NULL;
955 }
956
957
958 /*
959  * This array describes the order lists are fallen back to when
960  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
961  */
962 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
963         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
964         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
965 #ifdef CONFIG_CMA
966         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
967         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
968 #else
969         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
970 #endif
971         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
972 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
973         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
974 #endif
975 };
976
977 /*
978  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
979  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
980  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
981  */
982 int move_freepages(struct zone *zone,
983                           struct page *start_page, struct page *end_page,
984                           int migratetype)
985 {
986         struct page *page;
987         unsigned long order;
988         int pages_moved = 0;
989
990 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
991         /*
992          * page_zone is not safe to call in this context when
993          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
994          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
995          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
996          * grouping pages by mobility
997          */
998         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
999 #endif
1000
1001         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1002                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1003                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1004
1005                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1006                         page++;
1007                         continue;
1008                 }
1009
1010                 if (!PageBuddy(page)) {
1011                         page++;
1012                         continue;
1013                 }
1014
1015                 order = page_order(page);
1016                 list_move(&page->lru,
1017                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1018                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1019                 page += 1 << order;
1020                 pages_moved += 1 << order;
1021         }
1022
1023         return pages_moved;
1024 }
1025
1026 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1027                                 int migratetype)
1028 {
1029         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1030         struct page *start_page, *end_page;
1031
1032         start_pfn = page_to_pfn(page);
1033         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1034         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1035         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1036         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1037
1038         /* Do not cross zone boundaries */
1039         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1040                 start_page = page;
1041         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1042                 return 0;
1043
1044         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1045 }
1046
1047 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1048                                         int start_order, int migratetype)
1049 {
1050         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1051
1052         while (nr_pageblocks--) {
1053                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1054                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1055         }
1056 }
1057
1058 /*
1059  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1060  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1061  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1062  *
1063  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1064  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1065  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1066  *
1067  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1068  * if it was unchanged).
1069  */
1070 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1071                                   int start_type, int fallback_type)
1072 {
1073         int current_order = page_order(page);
1074
1075         /*
1076          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1077          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1078          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1079          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1080          */
1081         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1082                 return fallback_type;
1083
1084         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1085         if (current_order >= pageblock_order) {
1086                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1087                 return start_type;
1088         }
1089
1090         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1091             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1092             page_group_by_mobility_disabled) {
1093                 int pages;
1094
1095                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1096
1097                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1098                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1099                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1100
1101                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1102                         return start_type;
1103                 }
1104
1105         }
1106
1107         return fallback_type;
1108 }
1109
1110 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1111 static inline struct page *
1112 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1113 {
1114         struct free_area *area;
1115         unsigned int current_order;
1116         struct page *page;
1117         int migratetype, new_type, i;
1118
1119         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1120         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1121                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1122                                 --current_order) {
1123                 for (i = 0;; i++) {
1124                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1125
1126                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1127                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1128                                 break;
1129
1130                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1131                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1132                                 continue;
1133
1134                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1135                                         struct page, lru);
1136                         area->nr_free--;
1137
1138                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1139                                                           start_migratetype,
1140                                                           migratetype);
1141
1142                         /* Remove the page from the freelists */
1143                         list_del(&page->lru);
1144                         rmv_page_order(page);
1145
1146                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1147                                new_type);
1148                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1149                          * migratetype depending on the decisions in
1150                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1151                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1152                          */
1153                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1154
1155                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1156                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1157
1158                         return page;
1159                 }
1160         }
1161
1162         return NULL;
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1167  * Call me with the zone->lock already held.
1168  */
1169 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1170                                                 int migratetype)
1171 {
1172         struct page *page;
1173
1174 retry_reserve:
1175         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1176
1177         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1178                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1179
1180                 /*
1181                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1182                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1183                  * and we want just one call site
1184                  */
1185                 if (!page) {
1186                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1187                         goto retry_reserve;
1188                 }
1189         }
1190
1191         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1192         return page;
1193 }
1194
1195 /*
1196  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1197  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1198  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1199  */
1200 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1201                         unsigned long count, struct list_head *list,
1202                         int migratetype, bool cold)
1203 {
1204         int i;
1205
1206         spin_lock(&zone->lock);
1207         for (i = 0; i < count; ++i) {
1208                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1209                 if (unlikely(page == NULL))
1210                         break;
1211
1212                 /*
1213                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1214                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1215                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1216                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1217                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1218                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1219                  * properly.
1220                  */
1221                 if (likely(!cold))
1222                         list_add(&page->lru, list);
1223                 else
1224                         list_add_tail(&page->lru, list);
1225                 list = &page->lru;
1226                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1227                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1228                                               -(1 << order));
1229         }
1230         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1231         spin_unlock(&zone->lock);
1232         return i;
1233 }
1234
1235 #ifdef CONFIG_NUMA
1236 /*
1237  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1238  * currently executing processor on remote nodes after they have
1239  * expired.
1240  *
1241  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1242  * a single processor.
1243  */
1244 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1245 {
1246         unsigned long flags;
1247         int to_drain;
1248         unsigned long batch;
1249
1250         local_irq_save(flags);
1251         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1252         if (pcp->count >= batch)
1253                 to_drain = batch;
1254         else
1255                 to_drain = pcp->count;
1256         if (to_drain > 0) {
1257                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1258                 pcp->count -= to_drain;
1259         }
1260         local_irq_restore(flags);
1261 }
1262 #endif
1263
1264 /*
1265  * Drain pages of the indicated processor.
1266  *
1267  * The processor must either be the current processor and the
1268  * thread pinned to the current processor or a processor that
1269  * is not online.
1270  */
1271 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1272 {
1273         unsigned long flags;
1274         struct zone *zone;
1275
1276         for_each_populated_zone(zone) {
1277                 struct per_cpu_pageset *pset;
1278                 struct per_cpu_pages *pcp;
1279
1280                 local_irq_save(flags);
1281                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1282
1283                 pcp = &pset->pcp;
1284                 if (pcp->count) {
1285                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1286                         pcp->count = 0;
1287                 }
1288                 local_irq_restore(flags);
1289         }
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1294  */
1295 void drain_local_pages(void *arg)
1296 {
1297         drain_pages(smp_processor_id());
1298 }
1299
1300 /*
1301  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1302  *
1303  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1304  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1305  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1306  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1307  * before the call to on_each_cpu_mask().
1308  */
1309 void drain_all_pages(void)
1310 {
1311         int cpu;
1312         struct per_cpu_pageset *pcp;
1313         struct zone *zone;
1314
1315         /*
1316          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1317          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1318          */
1319         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1320
1321         /*
1322          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1323          * as offline notification will cause the notified
1324          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1325          * disables preemption as part of its processing
1326          */
1327         for_each_online_cpu(cpu) {
1328                 bool has_pcps = false;
1329                 for_each_populated_zone(zone) {
1330                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1331                         if (pcp->pcp.count) {
1332                                 has_pcps = true;
1333                                 break;
1334                         }
1335                 }
1336                 if (has_pcps)
1337                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1338                 else
1339                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1340         }
1341         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1342 }
1343
1344 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1345
1346 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1347 {
1348         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1349         unsigned long flags;
1350         unsigned int order, t;
1351         struct list_head *curr;
1352
1353         if (zone_is_empty(zone))
1354                 return;
1355
1356         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1357
1358         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1359         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1360                 if (pfn_valid(pfn)) {
1361                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1362
1363                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1364                                 swsusp_unset_page_free(page);
1365                 }
1366
1367         for_each_migratetype_order(order, t) {
1368                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1369                         unsigned long i;
1370
1371                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1372                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1373                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1374                 }
1375         }
1376         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1377 }
1378 #endif /* CONFIG_PM */
1379
1380 /*
1381  * Free a 0-order page
1382  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1383  */
1384 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1385 {
1386         struct zone *zone = page_zone(page);
1387         struct per_cpu_pages *pcp;
1388         unsigned long flags;
1389         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1390         int migratetype;
1391
1392         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1393                 return;
1394
1395         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1396         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1397         local_irq_save(flags);
1398         __count_vm_event(PGFREE);
1399
1400         /*
1401          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1402          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1403          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1404          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1405          * excessively into the page allocator
1406          */
1407         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1408                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1409                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1410                         goto out;
1411                 }
1412                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1413         }
1414
1415         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1416         if (!cold)
1417                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1418         else
1419                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1420         pcp->count++;
1421         if (pcp->count >= pcp->high) {
1422                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1423                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1424                 pcp->count -= batch;
1425         }
1426
1427 out:
1428         local_irq_restore(flags);
1429 }
1430
1431 /*
1432  * Free a list of 0-order pages
1433  */
1434 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1435 {
1436         struct page *page, *next;
1437
1438         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1439                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1440                 free_hot_cold_page(page, cold);
1441         }
1442 }
1443
1444 /*
1445  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1446  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1447  * Each sub-page must be freed individually.
1448  *
1449  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1450  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1451  */
1452 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1453 {
1454         int i;
1455
1456         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1457         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1458
1459 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1460         /*
1461          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1462          * otherwise free the whole shadow.
1463          */
1464         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1465                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1466 #endif
1467
1468         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1469                 set_page_refcounted(page + i);
1470 }
1471 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1472
1473 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1474 {
1475         unsigned long watermark;
1476         struct zone *zone;
1477         int mt;
1478
1479         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1480
1481         zone = page_zone(page);
1482         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1483
1484         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1485                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1486                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1487                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1488                         return 0;
1489
1490                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1491         }
1492
1493         /* Remove page from free list */
1494         list_del(&page->lru);
1495         zone->free_area[order].nr_free--;
1496         rmv_page_order(page);
1497
1498         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1499         if (order >= pageblock_order - 1) {
1500                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1501                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1502                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1503                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1504                                 set_pageblock_migratetype(page,
1505                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1506                 }
1507         }
1508
1509         return 1UL << order;
1510 }
1511
1512 /*
1513  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1514  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1515  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1516  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1517  * are enabled.
1518  *
1519  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1520  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1521  */
1522 int split_free_page(struct page *page)
1523 {
1524         unsigned int order;
1525         int nr_pages;
1526
1527         order = page_order(page);
1528
1529         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1530         if (!nr_pages)
1531                 return 0;
1532
1533         /* Split into individual pages */
1534         set_page_refcounted(page);
1535         split_page(page, order);
1536         return nr_pages;
1537 }
1538
1539 /*
1540  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1541  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1542  * or two.
1543  */
1544 static inline
1545 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1546                         struct zone *zone, unsigned int order,
1547                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1548 {
1549         unsigned long flags;
1550         struct page *page;
1551         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1552
1553 again:
1554         if (likely(order == 0)) {
1555                 struct per_cpu_pages *pcp;
1556                 struct list_head *list;
1557
1558                 local_irq_save(flags);
1559                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1560                 list = &pcp->lists[migratetype];
1561                 if (list_empty(list)) {
1562                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1563                                         pcp->batch, list,
1564                                         migratetype, cold);
1565                         if (unlikely(list_empty(list)))
1566                                 goto failed;
1567                 }
1568
1569                 if (cold)
1570                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1571                 else
1572                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1573
1574                 list_del(&page->lru);
1575                 pcp->count--;
1576         } else {
1577                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1578                         /*
1579                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1580                          *
1581                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1582                          * properly detect and handle allocation failures.
1583                          *
1584                          * We most definitely don't want callers attempting to
1585                          * allocate greater than order-1 page units with
1586                          * __GFP_NOFAIL.
1587                          */
1588                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1589                 }
1590                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1591                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1592                 spin_unlock(&zone->lock);
1593                 if (!page)
1594                         goto failed;
1595                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1596                                           get_freepage_migratetype(page));
1597         }
1598
1599         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1600
1601         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1602         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1603         local_irq_restore(flags);
1604
1605         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1606         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1607                 goto again;
1608         return page;
1609
1610 failed:
1611         local_irq_restore(flags);
1612         return NULL;
1613 }
1614
1615 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1616
1617 static struct {
1618         struct fault_attr attr;
1619
1620         u32 ignore_gfp_highmem;
1621         u32 ignore_gfp_wait;
1622         u32 min_order;
1623 } fail_page_alloc = {
1624         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1625         .ignore_gfp_wait = 1,
1626         .ignore_gfp_highmem = 1,
1627         .min_order = 1,
1628 };
1629
1630 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1631 {
1632         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1633 }
1634 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1635
1636 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1637 {
1638         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1639                 return false;
1640         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1641                 return false;
1642         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1643                 return false;
1644         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1645                 return false;
1646
1647         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1648 }
1649
1650 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1651
1652 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1653 {
1654         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1655         struct dentry *dir;
1656
1657         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1658                                         &fail_page_alloc.attr);
1659         if (IS_ERR(dir))
1660                 return PTR_ERR(dir);
1661
1662         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1663                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1664                 goto fail;
1665         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1666                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1667                 goto fail;
1668         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1669                                 &fail_page_alloc.min_order))
1670                 goto fail;
1671
1672         return 0;
1673 fail:
1674         debugfs_remove_recursive(dir);
1675
1676         return -ENOMEM;
1677 }
1678
1679 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1680
1681 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1682
1683 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1684
1685 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1686 {
1687         return false;
1688 }
1689
1690 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1691
1692 /*
1693  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1694  * of the allocation.
1695  */
1696 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1697                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1698                         long free_pages)
1699 {
1700         /* free_pages my go negative - that's OK */
1701         long min = mark;
1702         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1703         int o;
1704         long free_cma = 0;
1705
1706         free_pages -= (1 << order) - 1;
1707         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1708                 min -= min / 2;
1709         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1710                 min -= min / 4;
1711 #ifdef CONFIG_CMA
1712         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1713         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1714                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1715 #endif
1716
1717         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1718                 return false;
1719         for (o = 0; o < order; o++) {
1720                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1721                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1722
1723                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1724                 min >>= 1;
1725
1726                 if (free_pages <= min)
1727                         return false;
1728         }
1729         return true;
1730 }
1731
1732 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1733                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1734 {
1735         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1736                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1737 }
1738
1739 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1740                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1741 {
1742         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1743
1744         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1745                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1746
1747         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1748                                                                 free_pages);
1749 }
1750
1751 #ifdef CONFIG_NUMA
1752 /*
1753  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1754  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1755  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1756  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1757  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1758  *
1759  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1760  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1761  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1762  *
1763  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1764  * nothing and returns NULL.
1765  *
1766  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1767  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1768  *
1769  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1770  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1771  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1772  * quickly as we can.
1773  */
1774 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1775 {
1776         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1777         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1778
1779         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1780         if (!zlc)
1781                 return NULL;
1782
1783         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1784                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1785                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1786         }
1787
1788         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1789                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1790                                         &node_states[N_MEMORY];
1791         return allowednodes;
1792 }
1793
1794 /*
1795  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1796  * if it is worth looking at further for free memory:
1797  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1798  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1799  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1800  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1801  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1802  * else return false (zero) if it is not.
1803  *
1804  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1805  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1806  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1807  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1808  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1809  * into the second scan of the zonelist.
1810  *
1811  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1812  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1813  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1814  * unturned looking for a free page.
1815  */
1816 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1817                                                 nodemask_t *allowednodes)
1818 {
1819         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1820         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1821         int n;                          /* node that zone *z is on */
1822
1823         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1824         if (!zlc)
1825                 return 1;
1826
1827         i = z - zonelist->_zonerefs;
1828         n = zlc->z_to_n[i];
1829
1830         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1831         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1832 }
1833
1834 /*
1835  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1836  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1837  * from that zone don't waste time re-examining it.
1838  */
1839 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1840 {
1841         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1842         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1843
1844         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1845         if (!zlc)
1846                 return;
1847
1848         i = z - zonelist->_zonerefs;
1849
1850         set_bit(i, zlc->fullzones);
1851 }
1852
1853 /*
1854  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1855  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1856  */
1857 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1858 {
1859         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1860
1861         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1862         if (!zlc)
1863                 return;
1864
1865         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1866 }
1867
1868 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1869 {
1870         return local_zone->node == zone->node;
1871 }
1872
1873 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1874 {
1875         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1876                                 RECLAIM_DISTANCE;
1877 }
1878
1879 #else   /* CONFIG_NUMA */
1880
1881 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1882 {
1883         return NULL;
1884 }
1885
1886 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1887                                 nodemask_t *allowednodes)
1888 {
1889         return 1;
1890 }
1891
1892 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1893 {
1894 }
1895
1896 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1897 {
1898 }
1899
1900 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1901 {
1902         return true;
1903 }
1904
1905 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1906 {
1907         return true;
1908 }
1909
1910 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1911
1912 /*
1913  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1914  * a page.
1915  */
1916 static struct page *
1917 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1918                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1919                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
1920 {
1921         struct zoneref *z;
1922         struct page *page = NULL;
1923         struct zone *zone;
1924         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1925         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1926         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1927         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1928                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1929
1930 zonelist_scan:
1931         /*
1932          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1933          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1934          */
1935         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1936                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1937                 unsigned long mark;
1938
1939                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1940                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1941                                 continue;
1942                 if (cpusets_enabled() &&
1943                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1944                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1945                                 continue;
1946                 /*
1947                  * Distribute pages in proportion to the individual
1948                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1949                  * page was allocated in should have no effect on the
1950                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1951                  */
1952                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1953                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1954                                 continue;
1955                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1956                                 continue;
1957                 }
1958                 /*
1959                  * When allocating a page cache page for writing, we
1960                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1961                  * limit, such that no single zone holds more than its
1962                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1963                  * The dirty limits take into account the zone's
1964                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1965                  * should be able to balance it without having to
1966                  * write pages from its LRU list.
1967                  *
1968                  * This may look like it could increase pressure on
1969                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1970                  * before they are full.  But the pages that do spill
1971                  * over are limited as the lower zones are protected
1972                  * by this very same mechanism.  It should not become
1973                  * a practical burden to them.
1974                  *
1975                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1976                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1977                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1978                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1979                  * zones are together not big enough to reach the
1980                  * global limit.  The proper fix for these situations
1981                  * will require awareness of zones in the
1982                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1983                  */
1984                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
1985                         continue;
1986
1987                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1988                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1989                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1990                         int ret;
1991
1992                         /* Checked here to keep the fast path fast */
1993                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1994                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1995                                 goto try_this_zone;
1996
1997                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1998                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1999                                 /*
2000                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2001                                  * and before considering the first zone allowed
2002                                  * by the cpuset.
2003                                  */
2004                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2005                                 zlc_active = 1;
2006                                 did_zlc_setup = 1;
2007                         }
2008
2009                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2010                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2011                                 goto this_zone_full;
2012
2013                         /*
2014                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2015                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2016                          */
2017                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2018                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2019                                 continue;
2020
2021                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2022                         switch (ret) {
2023                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2024                                 /* did not scan */
2025                                 continue;
2026                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2027                                 /* scanned but unreclaimable */
2028                                 continue;
2029                         default:
2030                                 /* did we reclaim enough */
2031                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2032                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2033                                         goto try_this_zone;
2034
2035                                 /*
2036                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2037                                  * Only mark the zone full if checking the min
2038                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2039                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2040                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2041                                  * when the watermark is between the low and
2042                                  * min watermarks.
2043                                  */
2044                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2045                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2046                                         goto this_zone_full;
2047
2048                                 continue;
2049                         }
2050                 }
2051
2052 try_this_zone:
2053                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2054                                                 gfp_mask, migratetype);
2055                 if (page)
2056                         break;
2057 this_zone_full:
2058                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2059                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2060         }
2061
2062         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2063                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2064                 zlc_active = 0;
2065                 goto zonelist_scan;
2066         }
2067
2068         if (page)
2069                 /*
2070                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2071                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2072                  * that the caller is taking steps that will free more
2073                  * memory. The caller should avoid the page being used
2074                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2075                  */
2076                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2077
2078         return page;
2079 }
2080
2081 /*
2082  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2083  * meminfo in irq context.
2084  */
2085 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2086 {
2087         bool ret = false;
2088
2089 #if NODES_SHIFT > 8
2090         ret = in_interrupt();
2091 #endif
2092         return ret;
2093 }
2094
2095 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2096                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2097                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2098
2099 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2100 {
2101         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2102
2103         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2104             debug_guardpage_minorder() > 0)
2105                 return;
2106
2107         /*
2108          * This documents exceptions given to allocations in certain
2109          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2110          * of allowed nodes.
2111          */
2112         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2113                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2114                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2115                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2116         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2117                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2118
2119         if (fmt) {
2120                 struct va_format vaf;
2121                 va_list args;
2122
2123                 va_start(args, fmt);
2124
2125                 vaf.fmt = fmt;
2126                 vaf.va = &args;
2127
2128                 pr_warn("%pV", &vaf);
2129
2130                 va_end(args);
2131         }
2132
2133         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2134                 current->comm, order, gfp_mask);
2135
2136         dump_stack();
2137         if (!should_suppress_show_mem())
2138                 show_mem(filter);
2139 }
2140
2141 static inline int
2142 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2143                                 unsigned long did_some_progress,
2144                                 unsigned long pages_reclaimed)
2145 {
2146         /* Do not loop if specifically requested */
2147         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2148                 return 0;
2149
2150         /* Always retry if specifically requested */
2151         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2152                 return 1;
2153
2154         /*
2155          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2156          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2157          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2158          */
2159         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2160                 return 0;
2161
2162         /*
2163          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2164          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2165          * implementations.
2166          */
2167         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2168                 return 1;
2169
2170         /*
2171          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2172          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2173          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2174          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2175          * allocation still fails, we stop retrying.
2176          */
2177         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2178                 return 1;
2179
2180         return 0;
2181 }
2182
2183 static inline struct page *
2184 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2185         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2186         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2187         int classzone_idx, int migratetype)
2188 {
2189         struct page *page;
2190
2191         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2192         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2193                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2194                 return NULL;
2195         }
2196
2197         /*
2198          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2199          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2200          * we're still under heavy pressure.
2201          */
2202         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2203                 order, zonelist, high_zoneidx,
2204                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2205                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2206         if (page)
2207                 goto out;
2208
2209         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2210                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2211                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2212                         goto out;
2213                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2214                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2215                         goto out;
2216                 /*
2217                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2218                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2219                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2220                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2221                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2222                  */
2223                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2224                         goto out;
2225         }
2226         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2227         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2228
2229 out:
2230         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2231         return page;
2232 }
2233
2234 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2235 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2236 static struct page *
2237 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2238         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2239         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2240         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2241         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2242         unsigned long *did_some_progress)
2243 {
2244         if (!order)
2245                 return NULL;
2246
2247         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2248                 *deferred_compaction = true;
2249                 return NULL;
2250         }
2251
2252         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2253         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2254                                                 nodemask, mode,
2255                                                 contended_compaction);
2256         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2257
2258         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2259                 struct page *page;
2260
2261                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2262                 drain_pages(get_cpu());
2263                 put_cpu();
2264
2265                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2266                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2267                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2268                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2269                 if (page) {
2270                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2271                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2272                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2273                         return page;
2274                 }
2275
2276                 /*
2277                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2278                  * The most likely reason is that pages exist,
2279                  * but not enough to satisfy watermarks.
2280                  */
2281                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2282
2283                 /*
2284                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2285                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2286                  */
2287                 if (mode != MIGRATE_ASYNC)
2288                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2289
2290                 cond_resched();
2291         }
2292
2293         return NULL;
2294 }
2295 #else
2296 static inline struct page *
2297 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2298         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2299         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2300         int classzone_idx, int migratetype,
2301         enum migrate_mode mode, bool *contended_compaction,
2302         bool *deferred_compaction, unsigned long *did_some_progress)
2303 {
2304         return NULL;
2305 }
2306 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2307
2308 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2309 static int
2310 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2311                   nodemask_t *nodemask)
2312 {
2313         struct reclaim_state reclaim_state;
2314         int progress;
2315
2316         cond_resched();
2317
2318         /* We now go into synchronous reclaim */
2319         cpuset_memory_pressure_bump();
2320         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2321         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2322         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2323         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2324
2325         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2326
2327         current->reclaim_state = NULL;
2328         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2329         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2330
2331         cond_resched();
2332
2333         return progress;
2334 }
2335
2336 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2337 static inline struct page *
2338 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2339         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2340         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2341         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2342 {
2343         struct page *page = NULL;
2344         bool drained = false;
2345
2346         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2347                                                nodemask);
2348         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2349                 return NULL;
2350
2351         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2352         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2353                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2354
2355 retry:
2356         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2357                                         zonelist, high_zoneidx,
2358                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2359                                         preferred_zone, classzone_idx,
2360                                         migratetype);
2361
2362         /*
2363          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2364          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2365          */
2366         if (!page && !drained) {
2367                 drain_all_pages();
2368                 drained = true;
2369                 goto retry;
2370         }
2371
2372         return page;
2373 }
2374
2375 /*
2376  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2377  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2378  */
2379 static inline struct page *
2380 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2381         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2382         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2383         int classzone_idx, int migratetype)
2384 {
2385         struct page *page;
2386
2387         do {
2388                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2389                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2390                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2391
2392                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2393                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2394         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2395
2396         return page;
2397 }
2398
2399 static void reset_alloc_batches(struct zonelist *zonelist,
2400                                 enum zone_type high_zoneidx,
2401                                 struct zone *preferred_zone)
2402 {
2403         struct zoneref *z;
2404         struct zone *zone;
2405
2406         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2407                 /*
2408                  * Only reset the batches of zones that were actually
2409                  * considered in the fairness pass, we don't want to
2410                  * trash fairness information for zones that are not
2411                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2412                  */
2413                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2414                         continue;
2415                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2416                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2417                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2418         }
2419 }
2420
2421 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2422                              struct zonelist *zonelist,
2423                              enum zone_type high_zoneidx,
2424                              struct zone *preferred_zone)
2425 {
2426         struct zoneref *z;
2427         struct zone *zone;
2428
2429         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2430                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2431 }
2432
2433 static inline int
2434 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2435 {
2436         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2437         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2438
2439         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2440         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2441
2442         /*
2443          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2444          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2445          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2446          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2447          */
2448         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2449
2450         if (!wait) {
2451                 /*
2452                  * Not worth trying to allocate harder for
2453                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2454                  */
2455                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2456                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2457                 /*
2458                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2459                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2460                  */
2461                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2462         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2463                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2464
2465         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2466                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2467                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2468                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2469                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2470                 else if (!in_interrupt() &&
2471                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2472                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2473                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2474         }
2475 #ifdef CONFIG_CMA
2476         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2477                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2478 #endif
2479         return alloc_flags;
2480 }
2481
2482 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2483 {
2484         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2485 }
2486
2487 static inline struct page *
2488 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2489         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2490         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2491         int classzone_idx, int migratetype)
2492 {
2493         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2494         struct page *page = NULL;
2495         int alloc_flags;
2496         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2497         unsigned long did_some_progress;
2498         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2499         bool deferred_compaction = false;
2500         bool contended_compaction = false;
2501
2502         /*
2503          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2504          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2505          * be using allocators in order of preference for an area that is
2506          * too large.
2507          */
2508         if (order >= MAX_ORDER) {
2509                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2510                 return NULL;
2511         }
2512
2513         /*
2514          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2515          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2516          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2517          * using a larger set of nodes after it has established that the
2518          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2519          * over allocated.
2520          */
2521         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2522             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2523                 goto nopage;
2524
2525 restart:
2526         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2527                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2528
2529         /*
2530          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2531          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2532          * to how we want to proceed.
2533          */
2534         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2535
2536         /*
2537          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2538          * cpusets.
2539          */
2540         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2541                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2542                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2543                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2544                                 &preferred_zone);
2545                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2546         }
2547
2548 rebalance:
2549         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2550         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2551                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2552                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2553         if (page)
2554                 goto got_pg;
2555
2556         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2557         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2558                 /*
2559                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2560                  * the allocation is high priority and these type of
2561                  * allocations are system rather than user orientated
2562                  */
2563                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2564
2565                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2566                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2567                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2568                 if (page) {
2569                         goto got_pg;
2570                 }
2571         }
2572
2573         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2574         if (!wait) {
2575                 /*
2576                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2577                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2578                  * type of allocation to fail.
2579                  */
2580                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2581                 goto nopage;
2582         }
2583
2584         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2585         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2586                 goto nopage;
2587
2588         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2589         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2590                 goto nopage;
2591
2592         /*
2593          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2594          * attempts after direct reclaim are synchronous
2595          */
2596         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2597                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2598                                         preferred_zone,
2599                                         classzone_idx, migratetype,
2600                                         migration_mode, &contended_compaction,
2601                                         &deferred_compaction,
2602                                         &did_some_progress);
2603         if (page)
2604                 goto got_pg;
2605
2606         /*
2607          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2608          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2609          * khugepaged trying to collapse.
2610          */
2611         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD) || (current->flags & PF_KTHREAD))
2612                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2613
2614         /*
2615          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2616          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2617          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2618          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2619          */
2620         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2621                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2622                 goto nopage;
2623
2624         /* Try direct reclaim and then allocating */
2625         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2626                                         zonelist, high_zoneidx,
2627                                         nodemask,
2628                                         alloc_flags, preferred_zone,
2629                                         classzone_idx, migratetype,
2630                                         &did_some_progress);
2631         if (page)
2632                 goto got_pg;
2633
2634         /*
2635          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2636          * running out of options and have to consider going OOM
2637          */
2638         if (!did_some_progress) {
2639                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2640                         if (oom_killer_disabled)
2641                                 goto nopage;
2642                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2643                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2644                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2645                                 goto nopage;
2646                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2647                                         zonelist, high_zoneidx,
2648                                         nodemask, preferred_zone,
2649                                         classzone_idx, migratetype);
2650                         if (page)
2651                                 goto got_pg;
2652
2653                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2654                                 /*
2655                                  * The oom killer is not called for high-order
2656                                  * allocations that may fail, so if no progress
2657                                  * is being made, there are no other options and
2658                                  * retrying is unlikely to help.
2659                                  */
2660                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2661                                         goto nopage;
2662                                 /*
2663                                  * The oom killer is not called for lowmem
2664                                  * allocations to prevent needlessly killing
2665                                  * innocent tasks.
2666                                  */
2667                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2668                                         goto nopage;
2669                         }
2670
2671                         goto restart;
2672                 }
2673         }
2674
2675         /* Check if we should retry the allocation */
2676         pages_reclaimed += did_some_progress;
2677         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2678                                                 pages_reclaimed)) {
2679                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2680                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2681                 goto rebalance;
2682         } else {
2683                 /*
2684                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2685                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2686                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2687                  */
2688                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2689                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2690                                         preferred_zone,
2691                                         classzone_idx, migratetype,
2692                                         migration_mode, &contended_compaction,
2693                                         &deferred_compaction,
2694                                         &did_some_progress);
2695                 if (page)
2696                         goto got_pg;
2697         }
2698
2699 nopage:
2700         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2701         return page;
2702 got_pg:
2703         if (kmemcheck_enabled)
2704                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2705
2706         return page;
2707 }
2708
2709 /*
2710  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2711  */
2712 struct page *
2713 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2714                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2715 {
2716         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2717         struct zone *preferred_zone;
2718         struct zoneref *preferred_zoneref;
2719         struct page *page = NULL;
2720         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2721         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2722         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2723         int classzone_idx;
2724
2725         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2726
2727         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2728
2729         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2730
2731         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2732                 return NULL;
2733
2734         /*
2735          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2736          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2737          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2738          */
2739         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2740                 return NULL;
2741
2742 retry_cpuset:
2743         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2744
2745         /* The preferred zone is used for statistics later */
2746         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2747                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2748                                 &preferred_zone);
2749         if (!preferred_zone)
2750                 goto out;
2751         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2752
2753 #ifdef CONFIG_CMA
2754         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2755                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2756 #endif
2757 retry:
2758         /* First allocation attempt */
2759         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2760                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2761                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2762         if (unlikely(!page)) {
2763                 /*
2764                  * The first pass makes sure allocations are spread
2765                  * fairly within the local node.  However, the local
2766                  * node might have free pages left after the fairness
2767                  * batches are exhausted, and remote zones haven't
2768                  * even been considered yet.  Try once more without
2769                  * fairness, and include remote zones now, before
2770                  * entering the slowpath and waking kswapd: prefer
2771                  * spilling to a remote zone over swapping locally.
2772                  */
2773                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2774                         reset_alloc_batches(zonelist, high_zoneidx,
2775                                             preferred_zone);
2776                         alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2777                         goto retry;
2778                 }
2779                 /*
2780                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2781                  * can deadlock because I/O on the device might not
2782                  * complete.
2783                  */
2784                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2785                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2786                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2787                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2788         }
2789
2790         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2791
2792 out:
2793         /*
2794          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2795          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2796          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2797          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2798          */
2799         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2800                 goto retry_cpuset;
2801
2802         return page;
2803 }
2804 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2805
2806 /*
2807  * Common helper functions.
2808  */
2809 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2810 {
2811         struct page *page;
2812
2813         /*
2814          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2815          * a highmem page
2816          */
2817         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2818
2819         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2820         if (!page)
2821                 return 0;
2822         return (unsigned long) page_address(page);
2823 }
2824 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2825
2826 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2827 {
2828         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2829 }
2830 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2831
2832 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2833 {
2834         if (put_page_testzero(page)) {
2835                 if (order == 0)
2836                         free_hot_cold_page(page, false);
2837                 else
2838                         __free_pages_ok(page, order);
2839         }
2840 }
2841
2842 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2843
2844 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2845 {
2846         if (addr != 0) {
2847                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2848                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2849         }
2850 }
2851
2852 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2853
2854 /*
2855  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2856  * of the current memory cgroup.
2857  *
2858  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2859  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2860  */
2861 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2862 {
2863         struct page *page;
2864         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2865
2866         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2867                 return NULL;
2868         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2869         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2870         return page;
2871 }
2872
2873 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2874 {
2875         struct page *page;
2876         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2877
2878         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2879                 return NULL;
2880         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2881         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2882         return page;
2883 }
2884
2885 /*
2886  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2887  * alloc_kmem_pages.
2888  */
2889 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2890 {
2891         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2892         __free_pages(page, order);
2893 }
2894
2895 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2896 {
2897         if (addr != 0) {
2898                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2899                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2900         }
2901 }
2902
2903 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2904 {
2905         if (addr) {
2906                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2907                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2908
2909                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2910                 while (used < alloc_end) {
2911                         free_page(used);
2912                         used += PAGE_SIZE;
2913                 }
2914         }
2915         return (void *)addr;
2916 }
2917
2918 /**
2919  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2920  * @size: the number of bytes to allocate
2921  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2922  *
2923  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2924  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2925  * allocate memory in power-of-two pages.
2926  *
2927  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2928  *
2929  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2930  */
2931 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2932 {
2933         unsigned int order = get_order(size);
2934         unsigned long addr;
2935
2936         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2937         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2938 }
2939 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2940
2941 /**
2942  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2943  *                         pages on a node.
2944  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2945  * @size: the number of bytes to allocate
2946  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2947  *
2948  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2949  * back.
2950  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2951  * but is not exact.
2952  */
2953 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2954 {
2955         unsigned order = get_order(size);
2956         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2957         if (!p)
2958                 return NULL;
2959         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2960 }
2961 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2962
2963 /**
2964  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2965  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2966  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2967  *
2968  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2969  */
2970 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2971 {
2972         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2973         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2974
2975         while (addr < end) {
2976                 free_page(addr);
2977                 addr += PAGE_SIZE;
2978         }
2979 }
2980 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2981
2982 /**
2983  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2984  * @offset: The zone index of the highest zone
2985  *
2986  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2987  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2988  * zone, the number of pages is calculated as:
2989  *     managed_pages - high_pages
2990  */
2991 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2992 {
2993         struct zoneref *z;
2994         struct zone *zone;
2995
2996         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2997         unsigned long sum = 0;
2998
2999         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3000
3001         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3002                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3003                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3004                 if (size > high)
3005                         sum += size - high;
3006         }
3007
3008         return sum;
3009 }
3010
3011 /**
3012  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3013  *
3014  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3015  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3016  */
3017 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3018 {
3019         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3020 }
3021 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3022
3023 /**
3024  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3025  *
3026  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3027  * high watermark within all zones.
3028  */
3029 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3030 {
3031         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3032 }
3033
3034 static inline void show_node(struct zone *zone)
3035 {
3036         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3037                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3038 }
3039
3040 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3041 {
3042         val->totalram = totalram_pages;
3043         val->sharedram = 0;
3044         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3045         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3046         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3047         val->freehigh = nr_free_highpages();
3048         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3049 }
3050
3051 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3052
3053 #ifdef CONFIG_NUMA
3054 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3055 {
3056         int zone_type;          /* needs to be signed */
3057         unsigned long managed_pages = 0;
3058         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3059
3060         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3061                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3062         val->totalram = managed_pages;
3063         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3064 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3065         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3066         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3067                         NR_FREE_PAGES);
3068 #else
3069         val->totalhigh = 0;
3070         val->freehigh = 0;
3071 #endif
3072         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3073 }
3074 #endif
3075
3076 /*
3077  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3078  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3079  */
3080 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3081 {
3082         bool ret = false;
3083         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3084
3085         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3086                 goto out;
3087
3088         do {
3089                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3090                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3091         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3092 out:
3093         return ret;
3094 }
3095
3096 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3097
3098 static void show_migration_types(unsigned char type)
3099 {
3100         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3101                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3102                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3103                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3104                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3105 #ifdef CONFIG_CMA
3106                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3107 #endif
3108 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3109                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3110 #endif
3111         };
3112         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3113         char *p = tmp;
3114         int i;
3115
3116         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3117                 if (type & (1 << i))
3118                         *p++ = types[i];
3119         }
3120
3121         *p = '\0';
3122         printk("(%s) ", tmp);
3123 }
3124
3125 /*
3126  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3127  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3128  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3129  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3130  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3131  */
3132 void show_free_areas(unsigned int filter)
3133 {
3134         int cpu;
3135         struct zone *zone;
3136
3137         for_each_populated_zone(zone) {
3138                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3139                         continue;
3140                 show_node(zone);
3141                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3142
3143                 for_each_online_cpu(cpu) {
3144                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3145
3146                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3147
3148                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3149                                cpu, pageset->pcp.high,
3150                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3151                 }
3152         }
3153
3154         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3155                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3156                 " unevictable:%lu"
3157                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3158                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3159                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3160                 " free_cma:%lu\n",
3161                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3162                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3163                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3164                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3165                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3166                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3167                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3168                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3169                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3170                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3171                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3172                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3173                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3174                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3175                 global_page_state(NR_SHMEM),
3176                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3177                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3178                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3179
3180         for_each_populated_zone(zone) {
3181                 int i;
3182
3183                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3184                         continue;
3185                 show_node(zone);
3186                 printk("%s"
3187                         " free:%lukB"
3188                         " min:%lukB"
3189                         " low:%lukB"
3190                         " high:%lukB"
3191                         " active_anon:%lukB"
3192                         " inactive_anon:%lukB"
3193                         " active_file:%lukB"
3194                         " inactive_file:%lukB"
3195                         " unevictable:%lukB"
3196                         " isolated(anon):%lukB"
3197                         " isolated(file):%lukB"
3198                         " present:%lukB"
3199                         " managed:%lukB"
3200                         " mlocked:%lukB"
3201                         " dirty:%lukB"
3202                         " writeback:%lukB"
3203                         " mapped:%lukB"
3204                         " shmem:%lukB"
3205                         " slab_reclaimable:%lukB"
3206                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3207                         " kernel_stack:%lukB"
3208                         " pagetables:%lukB"
3209                         " unstable:%lukB"
3210                         " bounce:%lukB"
3211                         " free_cma:%lukB"
3212                         " writeback_tmp:%lukB"
3213                         " pages_scanned:%lu"
3214                         " all_unreclaimable? %s"
3215                         "\n",
3216                         zone->name,
3217                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3218                         K(min_wmark_pages(zone)),
3219                         K(low_wmark_pages(zone)),
3220                         K(high_wmark_pages(zone)),
3221                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3222                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3223                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3224                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3225                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3226                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3227                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3228                         K(zone->present_pages),
3229                         K(zone->managed_pages),
3230                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3231                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3232                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3233                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3234                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3235                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3236                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3237                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3238                                 THREAD_SIZE / 1024,
3239                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3240                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3241                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3242                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3243                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3244                         zone->pages_scanned,
3245                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3246                         );
3247                 printk("lowmem_reserve[]:");
3248                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3249                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3250                 printk("\n");
3251         }
3252
3253         for_each_populated_zone(zone) {
3254                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3255                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3256
3257                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3258                         continue;
3259                 show_node(zone);
3260                 printk("%s: ", zone->name);
3261
3262                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3263                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3264                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3265                         int type;
3266
3267                         nr[order] = area->nr_free;
3268                         total += nr[order] << order;
3269
3270                         types[order] = 0;
3271                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3272                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3273                                         types[order] |= 1 << type;
3274                         }
3275                 }
3276                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3277                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3278                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3279                         if (nr[order])
3280                                 show_migration_types(types[order]);
3281                 }
3282                 printk("= %lukB\n", K(total));
3283         }
3284
3285         hugetlb_show_meminfo();
3286
3287         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3288
3289         show_swap_cache_info();
3290 }
3291
3292 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3293 {
3294         zoneref->zone = zone;
3295         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3296 }
3297
3298 /*
3299  * Builds allocation fallback zone lists.
3300  *
3301  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3302  */
3303 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3304                                 int nr_zones)
3305 {
3306         struct zone *zone;
3307         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3308
3309         do {
3310                 zone_type--;
3311                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3312                 if (populated_zone(zone)) {
3313                         zoneref_set_zone(zone,
3314                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3315                         check_highest_zone(zone_type);
3316                 }
3317         } while (zone_type);
3318
3319         return nr_zones;
3320 }
3321
3322
3323 /*
3324  *  zonelist_order:
3325  *  0 = automatic detection of better ordering.
3326  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3327  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3328  *
3329  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3330  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3331  */
3332 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3333 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3334 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3335
3336 /* zonelist order in the kernel.
3337  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3338  */
3339 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3340 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3341
3342
3343 #ifdef CONFIG_NUMA
3344 /* The value user specified ....changed by config */
3345 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3346 /* string for sysctl */
3347 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3348 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3349
3350 /*
3351  * interface for configure zonelist ordering.
3352  * command line option "numa_zonelist_order"
3353  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3354  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3355  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3356  */
3357
3358 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3359 {
3360         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3361                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3362         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3363                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3364         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3365                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3366         } else {
3367                 printk(KERN_WARNING
3368                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3369                         "%s\n", s);
3370                 return -EINVAL;
3371         }
3372         return 0;
3373 }
3374
3375 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3376 {
3377         int ret;
3378
3379         if (!s)
3380                 return 0;
3381
3382         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3383         if (ret == 0)
3384                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3385
3386         return ret;
3387 }
3388 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3389
3390 /*
3391  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3392  */
3393 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3394                 void __user *buffer, size_t *length,
3395                 loff_t *ppos)
3396 {
3397         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3398         int ret;
3399         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3400
3401         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3402         if (write) {
3403                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3404                         ret = -EINVAL;
3405                         goto out;
3406                 }
3407                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3408         }
3409         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3410         if (ret)
3411                 goto out;
3412         if (write) {
3413                 int oldval = user_zonelist_order;
3414
3415                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3416                 if (ret) {
3417                         /*
3418                          * bogus value.  restore saved string
3419                          */
3420                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3421                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3422                         user_zonelist_order = oldval;
3423                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3424                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3425                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3426                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3427                 }
3428         }
3429 out:
3430         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3431         return ret;
3432 }
3433
3434
3435 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3436 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3437
3438 /**
3439  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3440  * @node: node whose fallback list we're appending
3441  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3442  *
3443  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3444  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3445  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3446  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3447  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3448  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3449  * on them otherwise.
3450  * It returns -1 if no node is found.
3451  */
3452 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3453 {
3454         int n, val;
3455         int min_val = INT_MAX;
3456         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3457         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3458
3459         /* Use the local node if we haven't already */
3460         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3461                 node_set(node, *used_node_mask);
3462                 return node;
3463         }
3464
3465         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3466
3467                 /* Don't want a node to appear more than once */
3468                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3469                         continue;
3470
3471                 /* Use the distance array to find the distance */
3472                 val = node_distance(node, n);
3473
3474                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3475                 val += (n < node);
3476
3477                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3478                 tmp = cpumask_of_node(n);
3479                 if (!cpumask_empty(tmp))
3480                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3481
3482                 /* Slight preference for less loaded node */
3483                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3484                 val += node_load[n];
3485
3486                 if (val < min_val) {
3487                         min_val = val;
3488                         best_node = n;
3489                 }
3490         }
3491
3492         if (best_node >= 0)
3493                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3494
3495         return best_node;
3496 }
3497
3498
3499 /*
3500  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3501  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3502  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3503  */
3504 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3505 {
3506         int j;
3507         struct zonelist *zonelist;
3508
3509         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3510         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3511                 ;
3512         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3513         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3514         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3515 }
3516
3517 /*
3518  * Build gfp_thisnode zonelists
3519  */
3520 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3521 {
3522         int j;
3523         struct zonelist *zonelist;
3524
3525         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3526         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3527         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3528         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3529 }
3530
3531 /*
3532  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3533  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3534  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3535  * may still exist in local DMA zone.
3536  */
3537 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3538
3539 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3540 {
3541         int pos, j, node;
3542         int zone_type;          /* needs to be signed */
3543         struct zone *z;
3544         struct zonelist *zonelist;
3545
3546         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3547         pos = 0;
3548         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3549                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3550                         node = node_order[j];
3551                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3552                         if (populated_zone(z)) {
3553                                 zoneref_set_zone(z,
3554                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3555                                 check_highest_zone(zone_type);
3556                         }
3557                 }
3558         }
3559         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3560         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3561 }
3562
3563 static int default_zonelist_order(void)
3564 {
3565         int nid, zone_type;
3566         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3567         struct zone *z;
3568         int average_size;
3569         /*
3570          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3571          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3572          * into OOM very easily.
3573          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3574          */
3575         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3576         low_kmem_size = 0;
3577         total_size = 0;
3578         for_each_online_node(nid) {
3579                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3580                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3581                         if (populated_zone(z)) {
3582                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3583                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3584                                 total_size += z->managed_pages;
3585                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3586                                 /*
3587                                  * If any node has only lowmem, then node order
3588                                  * is preferred to allow kernel allocations
3589                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3590                                  * on other nodes when there is an abundance of
3591                                  * lowmem available to allocate from.
3592                                  */
3593                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3594                         }
3595                 }
3596         }
3597         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3598             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3599                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3600         /*
3601          * look into each node's config.
3602          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3603          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3604          */
3605         average_size = total_size /
3606                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3607         for_each_online_node(nid) {
3608                 low_kmem_size = 0;
3609                 total_size = 0;
3610                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3611                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3612                         if (populated_zone(z)) {
3613                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3614                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3615                                 total_size += z->present_pages;
3616                         }
3617                 }
3618                 if (low_kmem_size &&
3619                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3620                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3621                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3622         }
3623         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3624 }
3625
3626 static void set_zonelist_order(void)
3627 {
3628         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3629                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3630         else
3631                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3632 }
3633
3634 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3635 {
3636         int j, node, load;
3637         enum zone_type i;
3638         nodemask_t used_mask;
3639         int local_node, prev_node;
3640         struct zonelist *zonelist;
3641         int order = current_zonelist_order;
3642
3643         /* initialize zonelists */
3644         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3645                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3646                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3647                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3648         }
3649
3650         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3651         local_node = pgdat->node_id;
3652         load = nr_online_nodes;
3653         prev_node = local_node;
3654         nodes_clear(used_mask);
3655
3656         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3657         j = 0;
3658
3659         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3660                 /*
3661                  * We don't want to pressure a particular node.
3662                  * So adding penalty to the first node in same
3663                  * distance group to make it round-robin.
3664                  */
3665                 if (node_distance(local_node, node) !=
3666                     node_distance(local_node, prev_node))
3667                         node_load[node] = load;
3668
3669                 prev_node = node;
3670                 load--;
3671                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3672                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3673                 else
3674                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3675         }
3676
3677         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3678                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3679                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3680         }
3681
3682         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3683 }
3684
3685 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3686 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3687 {
3688         struct zonelist *zonelist;
3689         struct zonelist_cache *zlc;
3690         struct zoneref *z;
3691
3692         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3693         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3694         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3695         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3696                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3697 }
3698
3699 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3700 /*
3701  * Return node id of node used for "local" allocations.
3702  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3703  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3704  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3705  */
3706 int local_memory_node(int node)
3707 {
3708         struct zone *zone;
3709
3710         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3711                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3712                                    NULL,
3713                                    &zone);
3714         return zone->node;
3715 }
3716 #endif
3717
3718 #else   /* CONFIG_NUMA */
3719
3720 static void set_zonelist_order(void)
3721 {
3722         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3723 }
3724
3725 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3726 {
3727         int node, local_node;
3728         enum zone_type j;
3729         struct zonelist *zonelist;
3730
3731         local_node = pgdat->node_id;
3732
3733         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3734         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3735
3736         /*
3737          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3738          * of all the other nodes.
3739          * We don't want to pressure a particular node, so when
3740          * building the zones for node N, we make sure that the
3741          * zones coming right after the local ones are those from
3742          * node N+1 (modulo N)
3743          */
3744         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3745                 if (!node_online(node))
3746                         continue;
3747                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3748         }
3749         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3750                 if (!node_online(node))
3751                         continue;
3752                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3753         }
3754
3755         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3756         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3757 }
3758
3759 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3760 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3761 {
3762         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3763 }
3764
3765 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3766
3767 /*
3768  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3769  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3770  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3771  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3772  * with interrupts disabled.
3773  *
3774  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3775  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3776  * hotplugged processors.
3777  *
3778  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3779  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3780  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3781  */
3782 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3783 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3784 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3785
3786 /*
3787  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3788  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3789  */
3790 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3791
3792 /* return values int ....just for stop_machine() */
3793 static int __build_all_zonelists(void *data)
3794 {
3795         int nid;
3796         int cpu;
3797         pg_data_t *self = data;
3798
3799 #ifdef CONFIG_NUMA
3800         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3801 #endif
3802
3803         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3804                 build_zonelists(self);
3805                 build_zonelist_cache(self);
3806         }
3807
3808         for_each_online_node(nid) {
3809                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3810
3811                 build_zonelists(pgdat);
3812                 build_zonelist_cache(pgdat);
3813         }
3814
3815         /*
3816          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3817          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3818          * each zone will be allocated later when the per cpu
3819          * allocator is available.
3820          *
3821          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3822          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3823          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3824          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3825          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3826          * (a chicken-egg dilemma).
3827          */
3828         for_each_possible_cpu(cpu) {
3829                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3830
3831 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3832                 /*
3833                  * We now know the "local memory node" for each node--
3834                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3835                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3836                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3837                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3838                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3839                  */
3840                 if (cpu_online(cpu))
3841                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3842 #endif
3843         }
3844
3845         return 0;
3846 }
3847
3848 /*
3849  * Called with zonelists_mutex held always
3850  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3851  */
3852 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3853 {
3854         set_zonelist_order();
3855
3856         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3857                 __build_all_zonelists(NULL);
3858                 mminit_verify_zonelist();
3859                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3860         } else {
3861 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3862                 if (zone)
3863                         setup_zone_pageset(zone);
3864 #endif
3865                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3866                    of zonelist */
3867                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3868                 /* cpuset refresh routine should be here */
3869         }
3870         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3871         /*
3872          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3873          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3874          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3875          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3876          * disabled and enable it later
3877          */
3878         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3879                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3880         else
3881                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3882
3883         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3884                 "Total pages: %ld\n",
3885                         nr_online_nodes,
3886                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3887                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3888                         vm_total_pages);
3889 #ifdef CONFIG_NUMA
3890         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3891 #endif
3892 }
3893
3894 /*
3895  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3896  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3897  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3898  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3899  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3900  * conservative, even though it seems large.
3901  *
3902  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3903  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3904  */
3905 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3906
3907 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3908 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3909 {
3910         unsigned long size = 1;
3911
3912         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3913
3914         while (size < pages)
3915                 size <<= 1;
3916
3917         /*
3918          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3919          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3920          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3921          */
3922         size = min(size, 4096UL);
3923
3924         return max(size, 4UL);
3925 }
3926 #else
3927 /*
3928  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3929  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3930  *
3931  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3932  *
3933  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3934  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3935  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3936  *
3937  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3938  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3939  *
3940  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3941  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3942  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3943  */
3944 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3945 {
3946         return 4096UL;
3947 }
3948 #endif
3949
3950 /*
3951  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3952  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3953  * hash function before the remainder is taken.
3954  */
3955 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3956 {
3957         return ffz(~size);
3958 }
3959
3960 /*
3961  * Check if a pageblock contains reserved pages
3962  */
3963 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3964 {
3965         unsigned long pfn;
3966
3967         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3968                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3969                         return 1;
3970         }
3971         return 0;
3972 }
3973
3974 /*
3975  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3976  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3977  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3978  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3979  * blocks as reclaim kicks in
3980  */
3981 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3982 {
3983         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3984         struct page *page;
3985         unsigned long block_migratetype;
3986         int reserve;
3987         int old_reserve;
3988
3989         /*
3990          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3991          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3992          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3993          * the block.
3994          */
3995         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3996         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3997         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3998         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3999                                                         pageblock_order;
4000
4001         /*
4002          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4003          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4004          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4005          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4006          * future allocation of hugepages at runtime.
4007          */
4008         reserve = min(2, reserve);
4009         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4010
4011         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4012         if (reserve == old_reserve)
4013                 return;
4014         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4015
4016         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4017                 if (!pfn_valid(pfn))
4018                         continue;
4019                 page = pfn_to_page(pfn);
4020
4021                 /* Watch out for overlapping nodes */
4022                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4023                         continue;
4024
4025                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4026
4027                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4028                 if (reserve > 0) {
4029                         /*
4030                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4031                          * them.
4032                          */
4033                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4034                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4035                                 continue;
4036
4037                         /* If this block is reserved, account for it */
4038                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4039                                 reserve--;
4040                                 continue;
4041                         }
4042
4043                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4044                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4045                                 set_pageblock_migratetype(page,
4046                                                         MIGRATE_RESERVE);
4047                                 move_freepages_block(zone, page,
4048                                                         MIGRATE_RESERVE);
4049                                 reserve--;
4050                                 continue;
4051                         }
4052                 } else if (!old_reserve) {
4053                         /*
4054                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4055                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4056                          */
4057                         break;
4058                 }
4059
4060                 /*
4061                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4062                  * take it back
4063                  */
4064                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4065                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4066                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4067                 }
4068         }
4069 }
4070
4071 /*
4072  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4073  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4074  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4075  */
4076 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4077                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4078 {
4079         struct page *page;
4080         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4081         unsigned long pfn;
4082         struct zone *z;
4083
4084         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4085                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4086
4087         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4088         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4089                 /*
4090                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4091                  * handed to this function.  They do not
4092                  * exist on hotplugged memory.
4093                  */
4094                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4095                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4096                                 continue;
4097                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4098                                 continue;
4099                 }
4100                 page = pfn_to_page(pfn);
4101                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4102                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4103                 init_page_count(page);
4104                 page_mapcount_reset(page);
4105                 page_cpupid_reset_last(page);
4106                 SetPageReserved(page);
4107                 /*
4108                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4109                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4110                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4111                  * the address space during boot when many long-lived
4112                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4113                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4114                  * setup_zone_migrate_reserve()
4115                  *
4116                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4117                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4118                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4119                  * pfn out of zone.
4120                  */
4121                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4122                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4123                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4124                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4125
4126                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4127 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4128                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4129                 if (!is_highmem_idx(zone))
4130                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4131 #endif
4132         }
4133 }
4134
4135 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4136 {
4137         unsigned int order, t;
4138         for_each_migratetype_order(order, t) {
4139                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4140                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4141         }
4142 }
4143
4144 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4145 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4146         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4147 #endif
4148
4149 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4150 {
4151 #ifdef CONFIG_MMU
4152         int batch;
4153
4154         /*
4155          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4156          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4157          *
4158          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4159          */
4160         batch = zone->managed_pages / 1024;
4161         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4162                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4163         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4164         if (batch < 1)
4165                 batch = 1;
4166
4167         /*
4168          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4169          * of 2 value was found to be more likely to have
4170          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4171          *
4172          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4173          * batches of pages, one task can end up with a lot
4174          * of pages of one half of the possible page colors
4175          * and the other with pages of the other colors.
4176          */
4177         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4178
4179         return batch;
4180
4181 #else
4182         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4183          * conditions.
4184          *
4185          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4186          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4187          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4188          *
4189          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4190          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4191          * can be a significant delay between the individual batches being
4192          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4193          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4194          */
4195         return 0;
4196 #endif
4197 }
4198
4199 /*
4200  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4201  * ->batch must never be higher then ->high.
4202  * The following function updates them in a safe manner without read side
4203  * locking.
4204  *
4205  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4206  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4207  *
4208  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4209  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4210  * exist).
4211  */
4212 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4213                 unsigned long batch)
4214 {
4215        /* start with a fail safe value for batch */
4216         pcp->batch = 1;
4217         smp_wmb();
4218
4219        /* Update high, then batch, in order */
4220         pcp->high = high;
4221         smp_wmb();
4222
4223         pcp->batch = batch;
4224 }
4225
4226 /* a companion to pageset_set_high() */
4227 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4228 {
4229         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4230 }
4231
4232 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4233 {
4234         struct per_cpu_pages *pcp;
4235         int migratetype;
4236
4237         memset(p, 0, sizeof(*p));
4238
4239         pcp = &p->pcp;
4240         pcp->count = 0;
4241         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4242                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4243 }
4244
4245 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4246 {
4247         pageset_init(p);
4248         pageset_set_batch(p, batch);
4249 }
4250
4251 /*
4252  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4253  * to the value high for the pageset p.
4254  */
4255 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4256                                 unsigned long high)
4257 {
4258         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4259         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4260                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4261
4262         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4263 }
4264
4265 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4266                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4267 {
4268         if (percpu_pagelist_fraction)
4269                 pageset_set_high(pcp,
4270                         (zone->managed_pages /
4271                                 percpu_pagelist_fraction));
4272         else
4273                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4274 }
4275
4276 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4277 {
4278         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4279
4280         pageset_init(pcp);
4281         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4282 }
4283
4284 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4285 {
4286         int cpu;
4287         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4288         for_each_possible_cpu(cpu)
4289                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4290 }
4291
4292 /*
4293  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4294  * Before this call only boot pagesets were available.
4295  */
4296 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4297 {
4298         struct zone *zone;
4299
4300         for_each_populated_zone(zone)
4301                 setup_zone_pageset(zone);
4302 }
4303
4304 static noinline __init_refok
4305 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4306 {
4307         int i;
4308         size_t alloc_size;
4309
4310         /*
4311          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4312          * per zone.
4313          */
4314         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4315                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4316         zone->wait_table_bits =
4317                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4318         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4319                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4320
4321         if (!slab_is_available()) {
4322                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4323                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4324                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4325         } else {
4326                 /*
4327                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4328                  * via memory hot-add.
4329                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4330                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4331                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4332                  * node itself as well.
4333                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4334                  * necessary.
4335                  */
4336                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4337         }
4338         if (!zone->wait_table)
4339                 return -ENOMEM;
4340
4341         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4342                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4343
4344         return 0;
4345 }
4346
4347 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4348 {
4349         /*
4350          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4351          * relies on the ability of the linker to provide the
4352          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4353          */
4354         zone->pageset = &boot_pageset;
4355
4356         if (populated_zone(zone))
4357                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4358                         zone->name, zone->present_pages,
4359                                          zone_batchsize(zone));
4360 }
4361
4362 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4363                                         unsigned long zone_start_pfn,
4364                                         unsigned long size,
4365                                         enum memmap_context context)
4366 {
4367         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4368         int ret;
4369         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4370         if (ret)
4371                 return ret;
4372         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4373
4374         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4375
4376         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4377                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4378                         pgdat->node_id,
4379                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4380                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4381
4382         zone_init_free_lists(zone);
4383
4384         return 0;
4385 }
4386
4387 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4388 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4389 /*
4390  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4391  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4392  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4393  * alternative
4394  */
4395 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4396 {
4397         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4398         int nid;
4399         /*
4400          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4401          * when the kernel is running single-threaded.
4402          */
4403         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4404         static int __meminitdata last_nid;
4405
4406         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4407                 return last_nid;
4408
4409         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4410         if (nid != -1) {
4411                 last_start_pfn = start_pfn;
4412                 last_end_pfn = end_pfn;
4413                 last_nid = nid;
4414         }
4415
4416         return nid;
4417 }
4418 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4419
4420 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4421 {
4422         int nid;
4423
4424         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4425         if (nid >= 0)
4426                 return nid;
4427         /* just returns 0 */
4428         return 0;
4429 }
4430
4431 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4432 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4433 {
4434         int nid;
4435
4436         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4437         if (nid >= 0 && nid != node)
4438                 return false;
4439         return true;
4440 }
4441 #endif
4442
4443 /**
4444  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4445  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4446  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4447  *
4448  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4449  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4450  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4451  * manually.
4452  */
4453 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4454 {
4455         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4456         int i, this_nid;
4457
4458         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4459                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4460                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4461
4462                 if (start_pfn < end_pfn)
4463                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4464                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4465                                         this_nid);
4466         }
4467 }
4468
4469 /**
4470  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4471  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4472  *
4473  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4474  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4475  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4476  */
4477 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4478 {
4479         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4480         int i, this_nid;
4481
4482         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4483                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4484 }
4485
4486 /**
4487  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4488  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4489  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4490  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4491  *
4492  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4493  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4494  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4495  * PFNs will be 0.
4496  */
4497 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4498                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4499 {
4500         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4501         int i;
4502
4503         *start_pfn = -1UL;
4504         *end_pfn = 0;
4505
4506         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4507                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4508                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4509         }
4510
4511         if (*start_pfn == -1UL)
4512                 *start_pfn = 0;
4513 }
4514
4515 /*
4516  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4517  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4518  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4519  */
4520 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4521 {
4522         int zone_index;
4523         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4524                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4525                         continue;
4526
4527                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4528                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4529                         break;
4530         }
4531
4532         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4533         movable_zone = zone_index;
4534 }
4535
4536 /*
4537  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4538  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4539  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4540  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4541  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4542  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4543  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4544  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4545  */
4546 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4547                                         unsigned long zone_type,
4548                                         unsigned long node_start_pfn,
4549                                         unsigned long node_end_pfn,
4550                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4551                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4552 {
4553         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4554         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4555                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4556                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4557                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4558                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4559                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4560
4561                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4562                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4563                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4564                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4565
4566                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4567                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4568                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4569         }
4570 }
4571
4572 /*
4573  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4574  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4575  */
4576 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4577                                         unsigned long zone_type,
4578                                         unsigned long node_start_pfn,
4579                                         unsigned long node_end_pfn,
4580                                         unsigned long *ignored)
4581 {
4582         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4583
4584         /* Get the start and end of the zone */
4585         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4586         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4587         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4588                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4589                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4590
4591         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4592         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4593                 return 0;
4594
4595         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4596         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4597         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4598
4599         /* Return the spanned pages */
4600         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4601 }
4602
4603 /*
4604  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4605  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4606  */
4607 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4608                                 unsigned long range_start_pfn,
4609                                 unsigned long range_end_pfn)
4610 {
4611         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4612         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4613         int i;
4614
4615         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4616                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4617                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4618                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4619         }
4620         return nr_absent;
4621 }
4622
4623 /**
4624  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4625  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4626  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4627  *
4628  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4629  */
4630 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4631                                                         unsigned long end_pfn)
4632 {
4633         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4634 }
4635
4636 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4637 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4638                                         unsigned long zone_type,
4639                                         unsigned long node_start_pfn,
4640                                         unsigned long node_end_pfn,
4641                                         unsigned long *ignored)
4642 {
4643         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4644         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4645         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4646
4647         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4648         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4649
4650         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4651                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4652                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4653         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4654 }
4655
4656 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4657 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4658                                         unsigned long zone_type,
4659                                         unsigned long node_start_pfn,
4660                                         unsigned long node_end_pfn,
4661                                         unsigned long *zones_size)
4662 {
4663         return zones_size[zone_type];
4664 }
4665
4666 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4667                                                 unsigned long zone_type,
4668                                                 unsigned long node_start_pfn,
4669                                                 unsigned long node_end_pfn,
4670                                                 unsigned long *zholes_size)
4671 {
4672         if (!zholes_size)
4673                 return 0;
4674
4675         return zholes_size[zone_type];
4676 }
4677
4678 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4679
4680 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4681                                                 unsigned long node_start_pfn,
4682                                                 unsigned long node_end_pfn,
4683                                                 unsigned long *zones_size,
4684                                                 unsigned long *zholes_size)
4685 {
4686         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4687         enum zone_type i;
4688
4689         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4690                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4691                                                          node_start_pfn,
4692                                                          node_end_pfn,
4693                                                          zones_size);
4694         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4695
4696         realtotalpages = totalpages;
4697         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4698                 realtotalpages -=
4699                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4700                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4701                                                   zholes_size);
4702         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4703         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4704                                                         realtotalpages);
4705 }
4706
4707 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4708 /*
4709  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4710  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4711  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4712  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4713  * bytes.
4714  */
4715 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4716 {
4717         unsigned long usemapsize;
4718
4719         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4720         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4721         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4722         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4723         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4724
4725         return usemapsize / 8;
4726 }
4727
4728 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4729                                 struct zone *zone,
4730                                 unsigned long zone_start_pfn,
4731                                 unsigned long zonesize)
4732 {
4733         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4734         zone->pageblock_flags = NULL;
4735         if (usemapsize)
4736                 zone->pageblock_flags =
4737                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4738                                                          pgdat->node_id);
4739 }
4740 #else
4741 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4742                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4743 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4744
4745 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4746
4747 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4748 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4749 {
4750         unsigned int order;
4751
4752         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4753         if (pageblock_order)
4754                 return;
4755
4756         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4757                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4758         else
4759                 order = MAX_ORDER - 1;
4760
4761         /*
4762          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4763          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4764          * powerpc.
4765          */
4766         pageblock_order = order;
4767 }
4768 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4769
4770 /*
4771  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4772  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4773  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4774  * the kernel config
4775  */
4776 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4777 {
4778 }
4779
4780 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4781
4782 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4783                                                    unsigned long present_pages)
4784 {
4785         unsigned long pages = spanned_pages;
4786
4787         /*
4788          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4789          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4790          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4791          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4792          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4793          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4794          */
4795         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4796             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4797                 pages = present_pages;
4798
4799         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4800 }
4801
4802 /*
4803  * Set up the zone data structures:
4804  *   - mark all pages reserved
4805  *   - mark all memory queues empty
4806  *   - clear the memory bitmaps
4807  *
4808  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4809  */
4810 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4811                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4812                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4813 {
4814         enum zone_type j;
4815         int nid = pgdat->node_id;
4816         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4817         int ret;
4818
4819         pgdat_resize_init(pgdat);
4820 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4821         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4822         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4823         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4824 #endif
4825         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4826         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4827         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4828
4829         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4830                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4831                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4832
4833                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4834                                                   node_end_pfn, zones_size);
4835                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4836                                                                 node_start_pfn,
4837                                                                 node_end_pfn,
4838                                                                 zholes_size);
4839
4840                 /*
4841                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4842                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4843                  * and per-cpu initialisations
4844                  */
4845                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4846                 if (freesize >= memmap_pages) {
4847                         freesize -= memmap_pages;
4848                         if (memmap_pages)
4849                                 printk(KERN_DEBUG
4850                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4851                                        zone_names[j], memmap_pages);
4852                 } else
4853                         printk(KERN_WARNING
4854                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4855                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4856
4857                 /* Account for reserved pages */
4858                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4859                         freesize -= dma_reserve;
4860                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4861                                         zone_names[0], dma_reserve);
4862                 }
4863
4864                 if (!is_highmem_idx(j))
4865                         nr_kernel_pages += freesize;
4866                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4867                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4868                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4869                 nr_all_pages += freesize;
4870
4871                 zone->spanned_pages = size;
4872                 zone->present_pages = realsize;
4873                 /*
4874                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4875                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4876                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4877                  */
4878                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4879 #ifdef CONFIG_NUMA
4880                 zone->node = nid;
4881                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4882                                                 / 100;
4883                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4884 #endif
4885                 zone->name = zone_names[j];
4886                 spin_lock_init(&zone->lock);
4887                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4888                 zone_seqlock_init(zone);
4889                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4890                 zone_pcp_init(zone);
4891
4892                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4893                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4894
4895                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4896                 if (!size)
4897                         continue;
4898
4899                 set_pageblock_order();
4900                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4901                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4902                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4903                 BUG_ON(ret);
4904                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4905                 zone_start_pfn += size;
4906         }
4907 }
4908
4909 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4910 {
4911         /* Skip empty nodes */
4912         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4913                 return;
4914
4915 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4916         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4917         if (!pgdat->node_mem_map) {
4918                 unsigned long size, start, end;
4919                 struct page *map;
4920
4921                 /*
4922                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4923                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4924                  * for the buddy allocator to function correctly.
4925                  */
4926                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4927                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4928                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4929                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4930                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4931                 if (!map)
4932                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4933                                                                pgdat->node_id);
4934                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4935         }
4936 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4937         /*
4938          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4939          */
4940         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4941                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4942 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4943                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4944                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4945 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4946         }
4947 #endif
4948 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4949 }
4950
4951 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4952                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4953 {
4954         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4955         unsigned long start_pfn = 0;
4956         unsigned long end_pfn = 0;
4957
4958         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4959         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4960
4961         pgdat->node_id = nid;
4962         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4963 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4964         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4965 #endif
4966         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4967                                   zones_size, zholes_size);
4968
4969         alloc_node_mem_map(pgdat);
4970 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4971         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4972                 nid, (unsigned long)pgdat,
4973                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4974 #endif
4975
4976         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4977                             zones_size, zholes_size);
4978 }
4979
4980 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4981
4982 #if MAX_NUMNODES > 1
4983 /*
4984  * Figure out the number of possible node ids.
4985  */
4986 void __init setup_nr_node_ids(void)
4987 {
4988         unsigned int node;
4989         unsigned int highest = 0;
4990
4991         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4992                 highest = node;
4993         nr_node_ids = highest + 1;
4994 }
4995 #endif
4996
4997 /**
4998  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4999  *
5000  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5001  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5002  * all the nodes.
5003  *
5004  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5005  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5006  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5007  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5008  *
5009  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5010  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5011  * populated node map.
5012  *
5013  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5014  * requirement (single node).
5015  */
5016 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5017 {
5018         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5019         unsigned long start, end, mask;
5020         int last_nid = -1;
5021         int i, nid;
5022
5023         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5024                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5025                         last_nid = nid;
5026                         last_end = end;
5027                         continue;
5028                 }
5029
5030                 /*
5031                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5032                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5033                  * too coarse to separate the current node from the last.
5034                  */
5035                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5036                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5037                         mask <<= 1;
5038
5039                 /* accumulate all internode masks */
5040                 accl_mask |= mask;
5041         }
5042
5043         /* convert mask to number of pages */
5044         return ~accl_mask + 1;
5045 }
5046
5047 /* Find the lowest pfn for a node */
5048 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5049 {
5050         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5051         unsigned long start_pfn;
5052         int i;
5053
5054         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5055                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5056
5057         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5058                 printk(KERN_WARNING
5059                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5060                 return 0;
5061         }
5062
5063         return min_pfn;
5064 }
5065
5066 /**
5067  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5068  *
5069  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5070  * add_active_range().
5071  */
5072 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5073 {
5074         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5075 }
5076
5077 /*
5078  * early_calculate_totalpages()
5079  * Sum pages in active regions for movable zone.
5080  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5081  */
5082 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5083 {
5084         unsigned long totalpages = 0;
5085         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5086         int i, nid;
5087
5088         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5089                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5090
5091                 totalpages += pages;
5092                 if (pages)
5093                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5094         }
5095         return totalpages;
5096 }
5097
5098 /*
5099  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5100  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5101  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5102  * others
5103  */
5104 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5105 {
5106         int i, nid;
5107         unsigned long usable_startpfn;
5108         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5109         /* save the state before borrow the nodemask */
5110         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5111         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5112         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5113         struct memblock_region *r;
5114
5115         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5116         find_usable_zone_for_movable();
5117
5118         /*
5119          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5120          * options.
5121          */
5122         if (movable_node_is_enabled()) {
5123                 for_each_memblock(memory, r) {
5124                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5125                                 continue;
5126
5127                         nid = r->nid;
5128
5129                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5130                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5131                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5132                                 usable_startpfn;
5133                 }
5134
5135                 goto out2;
5136         }
5137
5138         /*
5139          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5140          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5141          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5142          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5143          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5144          * what movablecore would have allowed.
5145          */
5146         if (required_movablecore) {
5147                 unsigned long corepages;
5148
5149                 /*
5150                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5151                  * was requested by the user
5152                  */
5153                 required_movablecore =
5154                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5155                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5156
5157                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5158         }
5159
5160         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5161         if (!required_kernelcore)
5162                 goto out;
5163
5164         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5165         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5166
5167 restart:
5168         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5169         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5170         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5171                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5172
5173                 /*
5174                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5175                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5176                  * amount of memory for the kernel
5177                  */
5178                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5179                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5180
5181                 /*
5182                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5183                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5184                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5185                  */
5186                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5187
5188                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5189                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5190                         unsigned long size_pages;
5191
5192                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5193                         if (start_pfn >= end_pfn)
5194                                 continue;
5195
5196                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5197                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5198                                 unsigned long kernel_pages;
5199                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5200                                                                 - start_pfn;
5201
5202                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5203                                                         kernelcore_remaining);
5204                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5205                                                         required_kernelcore);
5206
5207                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5208                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5209
5210                                         /*
5211                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5212                                          * that if we have to rebalance
5213                                          * kernelcore across nodes, we will
5214                                          * not double account here
5215                                          */
5216                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5217                                         continue;
5218                                 }
5219                                 start_pfn = usable_startpfn;
5220                         }
5221
5222                         /*
5223                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5224                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5225                          * number of pages used as kernelcore
5226                          */
5227                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5228                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5229                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5230                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5231
5232                         /*
5233                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5234                          * break if the kernelcore for this node has been
5235                          * satisfied
5236                          */
5237                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5238                                                                 size_pages);
5239                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5240                         if (!kernelcore_remaining)
5241                                 break;
5242                 }
5243         }
5244
5245         /*
5246          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5247          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5248          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5249          * satisfied
5250          */
5251         usable_nodes--;
5252         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5253                 goto restart;
5254
5255 out2:
5256         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5257         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5258                 zone_movable_pfn[nid] =
5259                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5260
5261 out:
5262         /* restore the node_state */
5263         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5264 }
5265
5266 /* Any regular or high memory on that node ? */
5267 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5268 {
5269         enum zone_type zone_type;
5270
5271         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5272                 return;
5273
5274         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5275                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5276                 if (populated_zone(zone)) {
5277                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5278                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5279                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5280                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5281                         break;
5282                 }
5283         }
5284 }
5285
5286 /**
5287  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5288  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5289  *
5290  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5291  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5292  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5293  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5294  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5295  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5296  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5297  * at arch_max_dma_pfn.
5298  */
5299 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5300 {
5301         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5302         int i, nid;
5303
5304         /* Record where the zone boundaries are */
5305         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5306                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5307         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5308                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5309         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5310         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5311         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5312                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5313                         continue;
5314                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5315                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5316                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5317                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5318         }
5319         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5320         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5321
5322         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5323         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5324         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5325
5326         /* Print out the zone ranges */
5327         printk("Zone ranges:\n");
5328         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5329                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5330                         continue;
5331                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5332                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5333                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5334                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5335                 else
5336                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5337                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5338                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5339                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5340         }
5341
5342         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5343         printk("Movable zone start for each node\n");
5344         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5345                 if (zone_movable_pfn[i])
5346                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5347                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5348         }
5349
5350         /* Print out the early node map */
5351         printk("Early memory node ranges\n");
5352         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5353                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5354                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5355
5356         /* Initialise every node */
5357         mminit_verify_pageflags_layout();
5358         setup_nr_node_ids();
5359         for_each_online_node(nid) {
5360                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5361                 free_area_init_node(nid, NULL,
5362                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5363
5364                 /* Any memory on that node */
5365                 if (pgdat->node_present_pages)
5366                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5367                 check_for_memory(pgdat, nid);
5368         }
5369 }
5370
5371 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5372 {
5373         unsigned long long coremem;
5374         if (!p)
5375                 return -EINVAL;
5376
5377         coremem = memparse(p, &p);
5378         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5379
5380         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5381         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5382
5383         return 0;
5384 }
5385
5386 /*
5387  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5388  * cannot be reclaimed or migrated.
5389  */
5390 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5391 {
5392         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5393 }
5394
5395 /*
5396  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5397  * can be reclaimed or migrated.
5398  */
5399 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5400 {
5401         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5402 }
5403
5404 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5405 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5406
5407 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5408
5409 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5410 {
5411         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5412         page_zone(page)->managed_pages += count;
5413         totalram_pages += count;
5414 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5415         if (PageHighMem(page))
5416                 totalhigh_pages += count;
5417 #endif
5418         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5419 }
5420 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5421
5422 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5423 {
5424         void *pos;
5425         unsigned long pages = 0;
5426
5427         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5428         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5429         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5430                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5431                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5432                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5433         }
5434
5435         if (pages && s)
5436                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5437                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5438
5439         return pages;
5440 }
5441 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5442
5443 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5444 void free_highmem_page(struct page *page)
5445 {
5446         __free_reserved_page(page);
5447         totalram_pages++;
5448         page_zone(page)->managed_pages++;
5449         totalhigh_pages++;
5450 }
5451 #endif
5452
5453
5454 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5455 {
5456         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5457         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5458
5459         physpages = get_num_physpages();
5460         codesize = _etext - _stext;
5461         datasize = _edata - _sdata;
5462         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5463         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5464         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5465         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5466
5467         /*
5468          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5469          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5470          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5471          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5472          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5473          */
5474 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5475         do { \
5476                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5477                         size -= adj; \
5478         } while (0)
5479
5480         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5481                      _sinittext, init_code_size);
5482         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5483         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5484         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5485         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5486
5487 #undef  adj_init_size
5488
5489         printk("Memory: %luK/%luK available "
5490                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5491                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5492 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5493                ", %luK highmem"
5494 #endif
5495                "%s%s)\n",
5496                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5497                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5498                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5499                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5500 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5501                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5502 #endif
5503                str ? ", " : "", str ? str : "");
5504 }
5505
5506 /**
5507  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5508  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5509  *
5510  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5511  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5512  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5513  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5514  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5515  * smaller per-cpu batchsize.
5516  */
5517 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5518 {
5519         dma_reserve = new_dma_reserve;
5520 }
5521
5522 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5523 {
5524         free_area_init_node(0, zones_size,
5525                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5526 }
5527
5528 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5529                                  unsigned long action, void *hcpu)
5530 {
5531         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5532
5533         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5534                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5535                 drain_pages(cpu);
5536
5537                 /*
5538                  * Spill the event counters of the dead processor
5539                  * into the current processors event counters.
5540                  * This artificially elevates the count of the current
5541                  * processor.
5542                  */
5543                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5544
5545                 /*
5546                  * Zero the differential counters of the dead processor
5547                  * so that the vm statistics are consistent.
5548                  *
5549                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5550                  * race with what we are doing.
5551                  */
5552                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5553         }
5554         return NOTIFY_OK;
5555 }
5556
5557 void __init page_alloc_init(void)
5558 {
5559         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5560 }
5561
5562 /*
5563  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5564  *      or min_free_kbytes changes.
5565  */
5566 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5567 {
5568         struct pglist_data *pgdat;
5569         unsigned long reserve_pages = 0;
5570         enum zone_type i, j;
5571
5572         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5573                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5574                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5575                         unsigned long max = 0;
5576
5577                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5578                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5579                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5580                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5581                         }
5582
5583                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5584                         max += high_wmark_pages(zone);
5585
5586                         if (max > zone->managed_pages)
5587                                 max = zone->managed_pages;
5588                         reserve_pages += max;
5589                         /*
5590                          * Lowmem reserves are not available to
5591                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5592                          * kswapd tries to balance zones to their high
5593                          * watermark.  As a result, neither should be
5594                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5595                          * situation where reclaim has to clean pages
5596                          * in order to balance the zones.
5597                          */
5598                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5599                 }
5600         }
5601         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5602         totalreserve_pages = reserve_pages;
5603 }
5604
5605 /*
5606  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5607  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5608  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5609  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5610  */
5611 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5612 {
5613         struct pglist_data *pgdat;
5614         enum zone_type j, idx;
5615
5616         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5617                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5618                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5619                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5620
5621                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5622
5623                         idx = j;
5624                         while (idx) {
5625                                 struct zone *lower_zone;
5626
5627                                 idx--;
5628
5629                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5630                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5631
5632                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5633                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5634                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5635                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5636                         }
5637                 }
5638         }
5639
5640         /* update totalreserve_pages */
5641         calculate_totalreserve_pages();
5642 }
5643
5644 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5645 {
5646         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5647         unsigned long lowmem_pages = 0;
5648         struct zone *zone;
5649         unsigned long flags;
5650
5651         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5652         for_each_zone(zone) {
5653                 if (!is_highmem(zone))
5654                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5655         }
5656
5657         for_each_zone(zone) {
5658                 u64 tmp;
5659
5660                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5661                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5662                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5663                 if (is_highmem(zone)) {
5664                         /*
5665                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5666                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5667                          * value here.
5668                          *
5669                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5670                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5671                          * not be capped for highmem.
5672                          */
5673                         unsigned long min_pages;
5674
5675                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5676                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5677                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5678                 } else {
5679                         /*
5680                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5681                          * proportionate to the zone's size.
5682                          */
5683                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5684                 }
5685
5686                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5687                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5688
5689                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5690                                       high_wmark_pages(zone) -
5691                                       low_wmark_pages(zone) -
5692                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5693
5694                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5695                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5696         }
5697
5698         /* update totalreserve_pages */
5699         calculate_totalreserve_pages();
5700 }
5701
5702 /**
5703  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5704  * or when memory is hot-{added|removed}
5705  *
5706  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5707  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5708  */
5709 void setup_per_zone_wmarks(void)
5710 {
5711         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5712         __setup_per_zone_wmarks();
5713         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5714 }
5715
5716 /*
5717  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5718  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5719  * to be referenced again before it is swapped out.
5720  *
5721  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5722  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5723  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5724  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5725  *
5726  * total     target    max
5727  * memory    ratio     inactive anon
5728  * -------------------------------------
5729  *   10MB       1         5MB
5730  *  100MB       1        50MB
5731  *    1GB       3       250MB
5732  *   10GB      10       0.9GB
5733  *  100GB      31         3GB
5734  *    1TB     101        10GB
5735  *   10TB     320        32GB
5736  */
5737 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5738 {
5739         unsigned int gb, ratio;
5740
5741         /* Zone size in gigabytes */
5742         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5743         if (gb)
5744                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5745         else
5746                 ratio = 1;
5747
5748         zone->inactive_ratio = ratio;
5749 }
5750
5751 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5752 {
5753         struct zone *zone;
5754
5755         for_each_zone(zone)
5756                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5757 }
5758
5759 /*
5760  * Initialise min_free_kbytes.
5761  *
5762  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5763  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5764  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5765  *
5766  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5767  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5768  *
5769  * which yields
5770  *
5771  * 16MB:        512k
5772  * 32MB:        724k
5773  * 64MB:        1024k
5774  * 128MB:       1448k
5775  * 256MB:       2048k
5776  * 512MB:       2896k
5777  * 1024MB:      4096k
5778  * 2048MB:      5792k
5779  * 4096MB:      8192k
5780  * 8192MB:      11584k
5781  * 16384MB:     16384k
5782  */
5783 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5784 {
5785         unsigned long lowmem_kbytes;
5786         int new_min_free_kbytes;
5787
5788         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5789         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5790
5791         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5792                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5793                 if (min_free_kbytes < 128)
5794                         min_free_kbytes = 128;
5795                 if (min_free_kbytes > 65536)
5796                         min_free_kbytes = 65536;
5797         } else {
5798                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5799                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5800         }
5801         setup_per_zone_wmarks();
5802         refresh_zone_stat_thresholds();
5803         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5804         setup_per_zone_inactive_ratio();
5805         return 0;
5806 }
5807 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5808
5809 /*
5810  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5811  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5812  *      changes.
5813  */
5814 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5815         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5816 {
5817         int rc;
5818
5819         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5820         if (rc)
5821                 return rc;
5822
5823         if (write) {
5824                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5825                 setup_per_zone_wmarks();
5826         }
5827         return 0;
5828 }
5829
5830 #ifdef CONFIG_NUMA
5831 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5832         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5833 {
5834         struct zone *zone;
5835         int rc;
5836
5837         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5838         if (rc)
5839                 return rc;
5840
5841         for_each_zone(zone)
5842                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5843                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5844         return 0;
5845 }
5846
5847 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5848         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5849 {
5850         struct zone *zone;
5851         int rc;
5852
5853         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5854         if (rc)
5855                 return rc;
5856
5857         for_each_zone(zone)
5858                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5859                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5860         return 0;
5861 }
5862 #endif
5863
5864 /*
5865  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5866  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5867  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5868  *
5869  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5870  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5871  * if in function of the boot time zone sizes.
5872  */
5873 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5874         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5875 {
5876         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5877         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5878         return 0;
5879 }
5880
5881 /*
5882  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5883  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5884  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5885  */
5886 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5887         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5888 {
5889         struct zone *zone;
5890         unsigned int cpu;
5891         int ret;
5892
5893         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5894         if (!write || (ret < 0))
5895                 return ret;
5896
5897         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5898         for_each_populated_zone(zone) {
5899                 unsigned long  high;
5900                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5901                 for_each_possible_cpu(cpu)
5902                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5903                                          high);
5904         }
5905         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5906         return 0;
5907 }
5908
5909 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5910
5911 #ifdef CONFIG_NUMA
5912 static int __init set_hashdist(char *str)
5913 {
5914         if (!str)
5915                 return 0;
5916         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5917         return 1;
5918 }
5919 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5920 #endif
5921
5922 /*
5923  * allocate a large system hash table from bootmem
5924  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5925  *   quantity of entries
5926  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5927  */
5928 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5929                                      unsigned long bucketsize,
5930                                      unsigned long numentries,
5931                                      int scale,
5932                                      int flags,
5933                                      unsigned int *_hash_shift,
5934                                      unsigned int *_hash_mask,
5935                                      unsigned long low_limit,
5936                                      unsigned long high_limit)
5937 {
5938         unsigned long long max = high_limit;
5939         unsigned long log2qty, size;
5940         void *table = NULL;
5941
5942         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5943         if (!numentries) {
5944                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5945                 numentries = nr_kernel_pages;
5946
5947                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5948                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5949                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5950
5951                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5952                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5953                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5954                 else
5955                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5956
5957                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5958                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5959                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5960                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5961                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5962                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5963                                 BUG_ON(!numentries);
5964                         }
5965                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5966                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5967         }
5968         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5969
5970         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5971         if (max == 0) {
5972                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5973                 do_div(max, bucketsize);
5974         }
5975         max = min(max, 0x80000000ULL);
5976
5977         if (numentries < low_limit)
5978                 numentries = low_limit;
5979         if (numentries > max)
5980                 numentries = max;
5981
5982         log2qty = ilog2(numentries);
5983
5984         do {
5985                 size = bucketsize << log2qty;
5986                 if (flags & HASH_EARLY)
5987                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5988                 else if (hashdist)
5989                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5990                 else {
5991                         /*
5992                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5993                          * some pages at the end of hash table which
5994                          * alloc_pages_exact() automatically does
5995                          */
5996                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5997                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5998                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5999                         }
6000                 }
6001         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6002
6003         if (!table)
6004                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6005
6006         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6007                tablename,
6008                (1UL << log2qty),
6009                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6010                size);
6011
6012         if (_hash_shift)
6013                 *_hash_shift = log2qty;
6014         if (_hash_mask)
6015                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6016
6017         return table;
6018 }
6019
6020 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6021 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6022                                                         unsigned long pfn)
6023 {
6024 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6025         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6026 #else
6027         return zone->pageblock_flags;
6028 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6029 }
6030
6031 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6032 {
6033 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6034         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6035         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6036 #else
6037         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6038         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6039 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6040 }
6041
6042 /**
6043  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6044  * @page: The page within the block of interest
6045  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
6046  * @end_bitidx: The last bit of interest
6047  * returns pageblock_bits flags
6048  */
6049 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6050                                         unsigned long end_bitidx,
6051                                         unsigned long mask)
6052 {
6053         struct zone *zone;
6054         unsigned long *bitmap;
6055         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6056         unsigned long word;
6057
6058         zone = page_zone(page);
6059         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6060         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6061         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6062         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6063
6064         word = bitmap[word_bitidx];
6065         bitidx += end_bitidx;
6066         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6067 }
6068
6069 /**
6070  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6071  * @page: The page within the block of interest
6072  * @start_bitidx: The first bit of interest
6073  * @end_bitidx: The last bit of interest
6074  * @flags: The flags to set
6075  */
6076 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6077                                         unsigned long pfn,
6078                                         unsigned long end_bitidx,
6079                                         unsigned long mask)
6080 {
6081         struct zone *zone;
6082         unsigned long *bitmap;
6083         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6084         unsigned long old_word, word;
6085
6086         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6087
6088         zone = page_zone(page);
6089         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6090         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6091         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6092         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6093
6094         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6095
6096         bitidx += end_bitidx;
6097         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6098         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6099
6100         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6101         for (;;) {
6102                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6103                 if (word == old_word)
6104                         break;
6105                 word = old_word;
6106         }
6107 }
6108
6109 /*
6110  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6111  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6112  *
6113  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6114  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6115  * expect this function should be exact.
6116  */
6117 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6118                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6119 {
6120         unsigned long pfn, iter, found;
6121         int mt;
6122
6123         /*
6124          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6125          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6126          */
6127         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6128                 return false;
6129         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6130         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6131                 return false;
6132
6133         pfn = page_to_pfn(page);
6134         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6135                 unsigned long check = pfn + iter;
6136
6137                 if (!pfn_valid_within(check))
6138                         continue;
6139
6140                 page = pfn_to_page(check);
6141
6142                 /*
6143                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6144                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6145                  * handle each tail page individually in migration.
6146                  */
6147                 if (PageHuge(page)) {
6148                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6149                         continue;
6150                 }
6151
6152                 /*
6153                  * We can't use page_count without pin a page
6154                  * because another CPU can free compound page.
6155                  * This check already skips compound tails of THP
6156                  * because their page->_count is zero at all time.
6157                  */
6158                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6159                         if (PageBuddy(page))
6160                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6161                         continue;
6162                 }
6163
6164                 /*
6165                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6166                  * page_count() is not 0.
6167                  */
6168                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6169                         continue;
6170
6171                 if (!PageLRU(page))
6172                         found++;
6173                 /*
6174                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6175                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6176                  * and it still to be fixed.
6177                  */
6178                 /*
6179                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6180                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6181                  *
6182                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6183                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6184                  * page at boot.
6185                  */
6186                 if (found > count)
6187                         return true;
6188         }
6189         return false;
6190 }
6191
6192 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6193 {
6194         struct zone *zone;
6195         unsigned long pfn;
6196
6197         /*
6198          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6199          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6200          * the zone but still within the section.
6201          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6202          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6203          */
6204         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6205                 return false;
6206
6207         zone = page_zone(page);
6208         pfn = page_to_pfn(page);
6209         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6210                 return false;
6211
6212         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6213 }
6214
6215 #ifdef CONFIG_CMA
6216
6217 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6218 {
6219         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6220                              pageblock_nr_pages) - 1);
6221 }
6222
6223 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6224 {
6225         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6226                                 pageblock_nr_pages));
6227 }
6228
6229 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6230 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6231                                         unsigned long start, unsigned long end)
6232 {
6233         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6234         unsigned long nr_reclaimed;
6235         unsigned long pfn = start;
6236         unsigned int tries = 0;
6237         int ret = 0;
6238
6239         migrate_prep();
6240
6241         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6242                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6243                         ret = -EINTR;
6244                         break;
6245                 }
6246
6247                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6248                         cc->nr_migratepages = 0;
6249                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6250                                                          pfn, end, true);
6251                         if (!pfn) {
6252                                 ret = -EINTR;
6253                                 break;
6254                         }
6255                         tries = 0;
6256                 } else if (++tries == 5) {
6257                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6258                         break;
6259                 }
6260
6261                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6262                                                         &cc->migratepages);
6263                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6264
6265                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6266                                     NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6267         }
6268         if (ret < 0) {
6269                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6270                 return ret;
6271         }
6272         return 0;
6273 }
6274
6275 /**
6276  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6277  * @start:      start PFN to allocate
6278  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6279  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6280  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6281  *                      in range must have the same migratetype and it must
6282  *                      be either of the two.
6283  *
6284  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6285  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6286  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6287  * pages fall in.
6288  *
6289  * The PFN range must belong to a single zone.
6290  *
6291  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6292  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6293  * need to be freed with free_contig_range().
6294  */
6295 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6296                        unsigned migratetype)
6297 {
6298         unsigned long outer_start, outer_end;
6299         int ret = 0, order;
6300
6301         struct compact_control cc = {
6302                 .nr_migratepages = 0,
6303                 .order = -1,
6304                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6305                 .mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT,
6306                 .ignore_skip_hint = true,
6307         };
6308         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6309
6310         /*
6311          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6312          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6313          * have different sizes, and due to the way page allocator
6314          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6315          * that page allocator won't try to merge buddies from
6316          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6317          * other migration type.
6318          *
6319          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6320          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6321          * we are interested in).  This will put all the pages in
6322          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6323          *
6324          * When this is done, we take the pages in range from page
6325          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6326          * page allocator will never consider using them.
6327          *
6328          * This lets us mark the pageblocks back as
6329          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6330          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6331          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6332          */
6333
6334         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6335                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6336                                        false);
6337         if (ret)
6338                 return ret;
6339
6340         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6341         if (ret)
6342                 goto done;
6343
6344         /*
6345          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6346          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6347          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6348          * What we are going to do is to allocate all pages from
6349          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6350          *
6351          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6352          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6353          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6354          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6355          * once this is done free the pages we are not interested in.
6356          *
6357          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6358          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6359          */
6360
6361         lru_add_drain_all();
6362         drain_all_pages();
6363
6364         order = 0;
6365         outer_start = start;
6366         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6367                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6368                         ret = -EBUSY;
6369                         goto done;
6370                 }
6371                 outer_start &= ~0UL << order;
6372         }
6373
6374         /* Make sure the range is really isolated. */
6375         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6376                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6377                        outer_start, end);
6378                 ret = -EBUSY;
6379                 goto done;
6380         }
6381
6382
6383         /* Grab isolated pages from freelists. */
6384         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6385         if (!outer_end) {
6386                 ret = -EBUSY;
6387                 goto done;
6388         }
6389
6390         /* Free head and tail (if any) */
6391         if (start != outer_start)
6392                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6393         if (end != outer_end)
6394                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6395
6396 done:
6397         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6398                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6399         return ret;
6400 }
6401
6402 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6403 {
6404         unsigned int count = 0;
6405
6406         for (; nr_pages--; pfn++) {
6407                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6408
6409                 count += page_count(page) != 1;
6410                 __free_page(page);
6411         }
6412         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6413 }
6414 #endif
6415
6416 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6417 /*
6418  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6419  * page high values need to be recalulated.
6420  */
6421 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6422 {
6423         unsigned cpu;
6424         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6425         for_each_possible_cpu(cpu)
6426                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6427                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6428         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6429 }
6430 #endif
6431
6432 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6433 {
6434         unsigned long flags;
6435         int cpu;
6436         struct per_cpu_pageset *pset;
6437
6438         /* avoid races with drain_pages()  */
6439         local_irq_save(flags);
6440         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6441                 for_each_online_cpu(cpu) {
6442                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6443                         drain_zonestat(zone, pset);
6444                 }
6445                 free_percpu(zone->pageset);
6446                 zone->pageset = &boot_pageset;
6447         }
6448         local_irq_restore(flags);
6449 }
6450
6451 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6452 /*
6453  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6454  */
6455 void
6456 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6457 {
6458         struct page *page;
6459         struct zone *zone;
6460         unsigned int order, i;
6461         unsigned long pfn;
6462         unsigned long flags;
6463         /* find the first valid pfn */
6464         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6465                 if (pfn_valid(pfn))
6466                         break;
6467         if (pfn == end_pfn)
6468                 return;
6469         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6470         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6471         pfn = start_pfn;
6472         while (pfn < end_pfn) {
6473                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6474                         pfn++;
6475                         continue;
6476                 }
6477                 page = pfn_to_page(pfn);
6478                 /*
6479                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6480                  * page_count() is not 0.
6481                  */
6482                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6483                         pfn++;
6484                         SetPageReserved(page);
6485                         continue;
6486                 }
6487
6488                 BUG_ON(page_count(page));
6489                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6490                 order = page_order(page);
6491 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6492                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6493                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6494 #endif
6495                 list_del(&page->lru);
6496                 rmv_page_order(page);
6497                 zone->free_area[order].nr_free--;
6498                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6499                         SetPageReserved((page+i));
6500                 pfn += (1 << order);
6501         }
6502         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6503 }
6504 #endif
6505
6506 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6507 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6508 {
6509         struct zone *zone = page_zone(page);
6510         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6511         unsigned long flags;
6512         unsigned int order;
6513
6514         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6515         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6516                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6517
6518                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6519                         break;
6520         }
6521         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6522
6523         return order < MAX_ORDER;
6524 }
6525 #endif
6526
6527 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6528         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6529         {1UL << PG_error,               "error"         },
6530         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6531         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6532         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6533         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6534         {1UL << PG_active,              "active"        },
6535         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6536         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6537         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6538         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6539         {1UL << PG_private,             "private"       },
6540         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6541         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6542 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6543         {1UL << PG_head,                "head"          },
6544         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6545 #else
6546         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6547 #endif
6548         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6549         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6550         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6551         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6552         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6553 #ifdef CONFIG_MMU
6554         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6555 #endif
6556 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6557         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6558 #endif
6559 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6560         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6561 #endif
6562 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6563         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6564 #endif
6565 };
6566
6567 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6568 {
6569         const char *delim = "";
6570         unsigned long mask;
6571         int i;
6572
6573         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6574
6575         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6576
6577         /* remove zone id */
6578         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6579
6580         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6581
6582                 mask = pageflag_names[i].mask;
6583                 if ((flags & mask) != mask)
6584                         continue;
6585
6586                 flags &= ~mask;
6587                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6588                 delim = "|";
6589         }
6590
6591         /* check for left over flags */
6592         if (flags)
6593                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6594
6595         printk(")\n");
6596 }
6597
6598 void dump_page_badflags(struct page *page, const char *reason,
6599                 unsigned long badflags)
6600 {
6601         printk(KERN_ALERT
6602                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6603                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6604                 page->mapping, page->index);
6605         dump_page_flags(page->flags);
6606         if (reason)
6607                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6608         if (page->flags & badflags) {
6609                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6610                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6611         }
6612         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6613 }
6614
6615 void dump_page(struct page *page, const char *reason)
6616 {
6617         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6618 }
6619 EXPORT_SYMBOL(dump_page);