]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
spi: omap2-mcspi: fix blatant abuse of the resource subsystem
[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 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
73
74 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
75 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
76 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
77 #endif
78
79 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
80 /*
81  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
82  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
83  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
84  * defined in <linux/topology.h>.
85  */
86 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
87 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
88 #endif
89
90 /*
91  * Array of node states.
92  */
93 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
94         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
95         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
96 #ifndef CONFIG_NUMA
97         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #endif
101 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
102         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif  /* NUMA */
106 };
107 EXPORT_SYMBOL(node_states);
108
109 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
110 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
111
112 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
113 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
114 /*
115  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
116  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
117  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
118  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
119  */
120 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
121
122 int percpu_pagelist_fraction;
123 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
124
125 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
126 /*
127  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
128  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
129  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
130  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
131  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
132  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
133  */
134
135 static gfp_t saved_gfp_mask;
136
137 void pm_restore_gfp_mask(void)
138 {
139         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
140         if (saved_gfp_mask) {
141                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
142                 saved_gfp_mask = 0;
143         }
144 }
145
146 void pm_restrict_gfp_mask(void)
147 {
148         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
149         WARN_ON(saved_gfp_mask);
150         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
151         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
152 }
153
154 bool pm_suspended_storage(void)
155 {
156         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
157                 return false;
158         return true;
159 }
160 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
161
162 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
163 int pageblock_order __read_mostly;
164 #endif
165
166 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
167
168 /*
169  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
170  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
171  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
172  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
173  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
174  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
175  *
176  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
177  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
178  */
179 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
180 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
181          256,
182 #endif
183 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
184          256,
185 #endif
186 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
187          32,
188 #endif
189          32,
190 };
191
192 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
193
194 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          "DMA",
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          "DMA32",
200 #endif
201          "Normal",
202 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
203          "HighMem",
204 #endif
205          "Movable",
206 };
207
208 int min_free_kbytes = 1024;
209 int user_min_free_kbytes = -1;
210
211 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
212 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
213 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
214
215 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
218 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
219 static unsigned long __initdata required_movablecore;
220 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
221
222 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
223 int movable_zone;
224 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
225 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
226
227 #if MAX_NUMNODES > 1
228 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
229 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
230 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
231 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
232 #endif
233
234 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
235
236 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
237 {
238         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
239                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
240                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
241
242         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
243                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
244 }
245
246 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
247
248 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
249 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
250 {
251         int ret = 0;
252         unsigned seq;
253         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
254         unsigned long sp, start_pfn;
255
256         do {
257                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
258                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
259                 sp = zone->spanned_pages;
260                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
261                         ret = 1;
262         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
263
264         if (ret)
265                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
266                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
267                         start_pfn, start_pfn + sp);
268
269         return ret;
270 }
271
272 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
275                 return 0;
276         if (zone != page_zone(page))
277                 return 0;
278
279         return 1;
280 }
281 /*
282  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
283  */
284 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
285 {
286         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
287                 return 1;
288         if (!page_is_consistent(zone, page))
289                 return 1;
290
291         return 0;
292 }
293 #else
294 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
295 {
296         return 0;
297 }
298 #endif
299
300 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
301                 unsigned long bad_flags)
302 {
303         static unsigned long resume;
304         static unsigned long nr_shown;
305         static unsigned long nr_unshown;
306
307         /* Don't complain about poisoned pages */
308         if (PageHWPoison(page)) {
309                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
310                 return;
311         }
312
313         /*
314          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
315          * or allow a steady drip of one report per second.
316          */
317         if (nr_shown == 60) {
318                 if (time_before(jiffies, resume)) {
319                         nr_unshown++;
320                         goto out;
321                 }
322                 if (nr_unshown) {
323                         printk(KERN_ALERT
324                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
325                                 nr_unshown);
326                         nr_unshown = 0;
327                 }
328                 nr_shown = 0;
329         }
330         if (nr_shown++ == 0)
331                 resume = jiffies + 60 * HZ;
332
333         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
334                 current->comm, page_to_pfn(page));
335         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
336
337         print_modules();
338         dump_stack();
339 out:
340         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
341         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
342         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
343 }
344
345 /*
346  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
347  *
348  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
349  *
350  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
351  *
352  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
353  * pointing at the head page.
354  *
355  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
356  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
357  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
358  */
359
360 static void free_compound_page(struct page *page)
361 {
362         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
363 }
364
365 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369
370         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
371         set_compound_order(page, order);
372         __SetPageHead(page);
373         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
374                 struct page *p = page + i;
375                 set_page_count(p, 0);
376                 p->first_page = page;
377                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
378                 smp_wmb();
379                 __SetPageTail(p);
380         }
381 }
382
383 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
384 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
385 {
386         int i;
387         int nr_pages = 1 << order;
388         int bad = 0;
389
390         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
391                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
392                 bad++;
393         }
394
395         __ClearPageHead(page);
396
397         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
398                 struct page *p = page + i;
399
400                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
401                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
402                         bad++;
403                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
404                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
405                         bad++;
406                 }
407                 __ClearPageTail(p);
408         }
409
410         return bad;
411 }
412
413 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
414                                                         gfp_t gfp_flags)
415 {
416         int i;
417
418         /*
419          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
420          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
421          */
422         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
423         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
424                 clear_highpage(page + i);
425 }
426
427 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
428 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
429
430 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
431 {
432         unsigned long res;
433
434         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
435                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
436                 return 0;
437         }
438         _debug_guardpage_minorder = res;
439         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
440         return 0;
441 }
442 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
443
444 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
445 {
446         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
447 }
448
449 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
450 {
451         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
452 }
453 #else
454 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
455 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
456 #endif
457
458 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
459 {
460         set_page_private(page, order);
461         __SetPageBuddy(page);
462 }
463
464 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
465 {
466         __ClearPageBuddy(page);
467         set_page_private(page, 0);
468 }
469
470 /*
471  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
472  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
473  *
474  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
475  * the following equation:
476  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
477  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
478  * 1 buddy is #10:
479  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
480  *
481  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
482  * satisfies the following equation:
483  *     P = B & ~(1 << O)
484  *
485  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
486  */
487 static inline unsigned long
488 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
489 {
490         return page_idx ^ (1 << order);
491 }
492
493 /*
494  * This function checks whether a page is free && is the buddy
495  * we can do coalesce a page and its buddy if
496  * (a) the buddy is not in a hole &&
497  * (b) the buddy is in the buddy system &&
498  * (c) a page and its buddy have the same order &&
499  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
500  *
501  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
502  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
503  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
504  * serialized by zone->lock.
505  *
506  * For recording page's order, we use page_private(page).
507  */
508 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
509                                                         unsigned int order)
510 {
511         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
512                 return 0;
513
514         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
515                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
516
517                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
518                         return 0;
519
520                 return 1;
521         }
522
523         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
524                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
525
526                 /*
527                  * zone check is done late to avoid uselessly
528                  * calculating zone/node ids for pages that could
529                  * never merge.
530                  */
531                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
532                         return 0;
533
534                 return 1;
535         }
536         return 0;
537 }
538
539 /*
540  * Freeing function for a buddy system allocator.
541  *
542  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
543  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
544  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
545  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
546  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
547  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
548  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
549  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
550  * parts of the VM system.
551  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
552  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
553  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
554  * field.
555  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
556  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
557  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
558  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
559  * triggers coalescing into a block of larger size.
560  *
561  * -- nyc
562  */
563
564 static inline void __free_one_page(struct page *page,
565                 unsigned long pfn,
566                 struct zone *zone, unsigned int order,
567                 int migratetype)
568 {
569         unsigned long page_idx;
570         unsigned long combined_idx;
571         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
572         struct page *buddy;
573
574         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
575
576         if (unlikely(PageCompound(page)))
577                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
578                         return;
579
580         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
581
582         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
583
584         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
585         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
586
587         while (order < MAX_ORDER-1) {
588                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
589                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
590                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
591                         break;
592                 /*
593                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
594                  * merge with it and move up one order.
595                  */
596                 if (page_is_guard(buddy)) {
597                         clear_page_guard_flag(buddy);
598                         set_page_private(page, 0);
599                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
600                                                   migratetype);
601                 } else {
602                         list_del(&buddy->lru);
603                         zone->free_area[order].nr_free--;
604                         rmv_page_order(buddy);
605                 }
606                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
607                 page = page + (combined_idx - page_idx);
608                 page_idx = combined_idx;
609                 order++;
610         }
611         set_page_order(page, order);
612
613         /*
614          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
615          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
616          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
617          * that is happening, add the free page to the tail of the list
618          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
619          * as a higher order page
620          */
621         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
622                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
623                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
624                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
625                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
626                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
627                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
628                         list_add_tail(&page->lru,
629                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
630                         goto out;
631                 }
632         }
633
634         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
635 out:
636         zone->free_area[order].nr_free++;
637 }
638
639 static inline int free_pages_check(struct page *page)
640 {
641         const char *bad_reason = NULL;
642         unsigned long bad_flags = 0;
643
644         if (unlikely(page_mapcount(page)))
645                 bad_reason = "nonzero mapcount";
646         if (unlikely(page->mapping != NULL))
647                 bad_reason = "non-NULL mapping";
648         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
649                 bad_reason = "nonzero _count";
650         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
651                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
652                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
653         }
654         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
655                 bad_reason = "cgroup check failed";
656         if (unlikely(bad_reason)) {
657                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
658                 return 1;
659         }
660         page_cpupid_reset_last(page);
661         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
662                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
663         return 0;
664 }
665
666 /*
667  * Frees a number of pages from the PCP lists
668  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
669  * count is the number of pages to free.
670  *
671  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
672  * see if this freeing clears that state.
673  *
674  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
675  * pinned" detection logic.
676  */
677 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
678                                         struct per_cpu_pages *pcp)
679 {
680         int migratetype = 0;
681         int batch_free = 0;
682         int to_free = count;
683
684         spin_lock(&zone->lock);
685         zone->pages_scanned = 0;
686
687         while (to_free) {
688                 struct page *page;
689                 struct list_head *list;
690
691                 /*
692                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
693                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
694                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
695                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
696                  * lists
697                  */
698                 do {
699                         batch_free++;
700                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
701                                 migratetype = 0;
702                         list = &pcp->lists[migratetype];
703                 } while (list_empty(list));
704
705                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
706                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
707                         batch_free = to_free;
708
709                 do {
710                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
711
712                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
713                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
714                         list_del(&page->lru);
715                         mt = get_freepage_migratetype(page);
716                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
717                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
718                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
719                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
720                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
721                                 if (is_migrate_cma(mt))
722                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
723                         }
724                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
725         }
726         spin_unlock(&zone->lock);
727 }
728
729 static void free_one_page(struct zone *zone,
730                                 struct page *page, unsigned long pfn,
731                                 unsigned int order,
732                                 int migratetype)
733 {
734         spin_lock(&zone->lock);
735         zone->pages_scanned = 0;
736
737         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
738         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
739                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
740         spin_unlock(&zone->lock);
741 }
742
743 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
744 {
745         int i;
746         int bad = 0;
747
748         trace_mm_page_free(page, order);
749         kmemcheck_free_shadow(page, order);
750
751         if (PageAnon(page))
752                 page->mapping = NULL;
753         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
754                 bad += free_pages_check(page + i);
755         if (bad)
756                 return false;
757
758         if (!PageHighMem(page)) {
759                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
760                                            PAGE_SIZE << order);
761                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
762                                            PAGE_SIZE << order);
763         }
764         arch_free_page(page, order);
765         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
766
767         return true;
768 }
769
770 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
771 {
772         unsigned long flags;
773         int migratetype;
774         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
775
776         if (!free_pages_prepare(page, order))
777                 return;
778
779         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
780         local_irq_save(flags);
781         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
782         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
783         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
784         local_irq_restore(flags);
785 }
786
787 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
788 {
789         unsigned int nr_pages = 1 << order;
790         struct page *p = page;
791         unsigned int loop;
792
793         prefetchw(p);
794         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
795                 prefetchw(p + 1);
796                 __ClearPageReserved(p);
797                 set_page_count(p, 0);
798         }
799         __ClearPageReserved(p);
800         set_page_count(p, 0);
801
802         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
803         set_page_refcounted(page);
804         __free_pages(page, order);
805 }
806
807 #ifdef CONFIG_CMA
808 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
809 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
810 {
811         unsigned i = pageblock_nr_pages;
812         struct page *p = page;
813
814         do {
815                 __ClearPageReserved(p);
816                 set_page_count(p, 0);
817         } while (++p, --i);
818
819         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
820
821         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
822                 i = pageblock_nr_pages;
823                 p = page;
824                 do {
825                         set_page_refcounted(p);
826                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
827                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
828                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
829         } else {
830                 set_page_refcounted(page);
831                 __free_pages(page, pageblock_order);
832         }
833
834         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
835 }
836 #endif
837
838 /*
839  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
840  * Please do not alter this order without good reasons and regression
841  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
842  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
843  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
844  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
845  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
846  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
847  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
848  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
849  *
850  * -- nyc
851  */
852 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
853         int low, int high, struct free_area *area,
854         int migratetype)
855 {
856         unsigned long size = 1 << high;
857
858         while (high > low) {
859                 area--;
860                 high--;
861                 size >>= 1;
862                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
863
864 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
865                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
866                         /*
867                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
868                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
869                          * Corresponding page table entries will not be touched,
870                          * pages will stay not present in virtual address space
871                          */
872                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
873                         set_page_guard_flag(&page[size]);
874                         set_page_private(&page[size], high);
875                         /* Guard pages are not available for any usage */
876                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
877                                                   migratetype);
878                         continue;
879                 }
880 #endif
881                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
882                 area->nr_free++;
883                 set_page_order(&page[size], high);
884         }
885 }
886
887 /*
888  * This page is about to be returned from the page allocator
889  */
890 static inline int check_new_page(struct page *page)
891 {
892         const char *bad_reason = NULL;
893         unsigned long bad_flags = 0;
894
895         if (unlikely(page_mapcount(page)))
896                 bad_reason = "nonzero mapcount";
897         if (unlikely(page->mapping != NULL))
898                 bad_reason = "non-NULL mapping";
899         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
900                 bad_reason = "nonzero _count";
901         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
902                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
903                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
904         }
905         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
906                 bad_reason = "cgroup check failed";
907         if (unlikely(bad_reason)) {
908                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
909                 return 1;
910         }
911         return 0;
912 }
913
914 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
915 {
916         int i;
917
918         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
919                 struct page *p = page + i;
920                 if (unlikely(check_new_page(p)))
921                         return 1;
922         }
923
924         set_page_private(page, 0);
925         set_page_refcounted(page);
926
927         arch_alloc_page(page, order);
928         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
929
930         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
931                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
932
933         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
934                 prep_compound_page(page, order);
935
936         return 0;
937 }
938
939 /*
940  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
941  * the smallest available page from the freelists
942  */
943 static inline
944 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
945                                                 int migratetype)
946 {
947         unsigned int current_order;
948         struct free_area *area;
949         struct page *page;
950
951         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
952         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
953                 area = &(zone->free_area[current_order]);
954                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
955                         continue;
956
957                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
958                                                         struct page, lru);
959                 list_del(&page->lru);
960                 rmv_page_order(page);
961                 area->nr_free--;
962                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
963                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
964                 return page;
965         }
966
967         return NULL;
968 }
969
970
971 /*
972  * This array describes the order lists are fallen back to when
973  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
974  */
975 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
976         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
977         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
978 #ifdef CONFIG_CMA
979         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
980         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
981 #else
982         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
983 #endif
984         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
985 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
986         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
987 #endif
988 };
989
990 /*
991  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
992  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
993  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
994  */
995 int move_freepages(struct zone *zone,
996                           struct page *start_page, struct page *end_page,
997                           int migratetype)
998 {
999         struct page *page;
1000         unsigned long order;
1001         int pages_moved = 0;
1002
1003 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1004         /*
1005          * page_zone is not safe to call in this context when
1006          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1007          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1008          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1009          * grouping pages by mobility
1010          */
1011         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1012 #endif
1013
1014         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1015                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1016                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1017
1018                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1019                         page++;
1020                         continue;
1021                 }
1022
1023                 if (!PageBuddy(page)) {
1024                         page++;
1025                         continue;
1026                 }
1027
1028                 order = page_order(page);
1029                 list_move(&page->lru,
1030                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1031                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1032                 page += 1 << order;
1033                 pages_moved += 1 << order;
1034         }
1035
1036         return pages_moved;
1037 }
1038
1039 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1040                                 int migratetype)
1041 {
1042         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1043         struct page *start_page, *end_page;
1044
1045         start_pfn = page_to_pfn(page);
1046         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1047         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1048         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1049         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1050
1051         /* Do not cross zone boundaries */
1052         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1053                 start_page = page;
1054         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1055                 return 0;
1056
1057         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1058 }
1059
1060 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1061                                         int start_order, int migratetype)
1062 {
1063         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1064
1065         while (nr_pageblocks--) {
1066                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1067                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1068         }
1069 }
1070
1071 /*
1072  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1073  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1074  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1075  *
1076  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1077  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1078  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1079  *
1080  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1081  * if it was unchanged).
1082  */
1083 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1084                                   int start_type, int fallback_type)
1085 {
1086         int current_order = page_order(page);
1087
1088         /*
1089          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1090          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1091          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1092          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1093          */
1094         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1095                 return fallback_type;
1096
1097         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1098         if (current_order >= pageblock_order) {
1099                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1100                 return start_type;
1101         }
1102
1103         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1104             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1105             page_group_by_mobility_disabled) {
1106                 int pages;
1107
1108                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1109
1110                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1111                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1112                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1113
1114                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1115                         return start_type;
1116                 }
1117
1118         }
1119
1120         return fallback_type;
1121 }
1122
1123 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1124 static inline struct page *
1125 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1126 {
1127         struct free_area *area;
1128         unsigned int current_order;
1129         struct page *page;
1130         int migratetype, new_type, i;
1131
1132         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1133         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1134                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1135                                 --current_order) {
1136                 for (i = 0;; i++) {
1137                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1138
1139                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1140                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1141                                 break;
1142
1143                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1144                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1145                                 continue;
1146
1147                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1148                                         struct page, lru);
1149                         area->nr_free--;
1150
1151                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1152                                                           start_migratetype,
1153                                                           migratetype);
1154
1155                         /* Remove the page from the freelists */
1156                         list_del(&page->lru);
1157                         rmv_page_order(page);
1158
1159                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1160                                new_type);
1161                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1162                          * migratetype depending on the decisions in
1163                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1164                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1165                          */
1166                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1167
1168                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1169                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1170
1171                         return page;
1172                 }
1173         }
1174
1175         return NULL;
1176 }
1177
1178 /*
1179  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1180  * Call me with the zone->lock already held.
1181  */
1182 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1183                                                 int migratetype)
1184 {
1185         struct page *page;
1186
1187 retry_reserve:
1188         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1189
1190         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1191                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1192
1193                 /*
1194                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1195                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1196                  * and we want just one call site
1197                  */
1198                 if (!page) {
1199                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1200                         goto retry_reserve;
1201                 }
1202         }
1203
1204         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1205         return page;
1206 }
1207
1208 /*
1209  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1210  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1211  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1212  */
1213 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1214                         unsigned long count, struct list_head *list,
1215                         int migratetype, bool cold)
1216 {
1217         int i;
1218
1219         spin_lock(&zone->lock);
1220         for (i = 0; i < count; ++i) {
1221                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1222                 if (unlikely(page == NULL))
1223                         break;
1224
1225                 /*
1226                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1227                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1228                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1229                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1230                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1231                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1232                  * properly.
1233                  */
1234                 if (likely(!cold))
1235                         list_add(&page->lru, list);
1236                 else
1237                         list_add_tail(&page->lru, list);
1238                 list = &page->lru;
1239                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1240                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1241                                               -(1 << order));
1242         }
1243         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1244         spin_unlock(&zone->lock);
1245         return i;
1246 }
1247
1248 #ifdef CONFIG_NUMA
1249 /*
1250  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1251  * currently executing processor on remote nodes after they have
1252  * expired.
1253  *
1254  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1255  * a single processor.
1256  */
1257 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1258 {
1259         unsigned long flags;
1260         int to_drain, batch;
1261
1262         local_irq_save(flags);
1263         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1264         to_drain = min(pcp->count, batch);
1265         if (to_drain > 0) {
1266                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1267                 pcp->count -= to_drain;
1268         }
1269         local_irq_restore(flags);
1270 }
1271 #endif
1272
1273 /*
1274  * Drain pages of the indicated processor.
1275  *
1276  * The processor must either be the current processor and the
1277  * thread pinned to the current processor or a processor that
1278  * is not online.
1279  */
1280 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1281 {
1282         unsigned long flags;
1283         struct zone *zone;
1284
1285         for_each_populated_zone(zone) {
1286                 struct per_cpu_pageset *pset;
1287                 struct per_cpu_pages *pcp;
1288
1289                 local_irq_save(flags);
1290                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1291
1292                 pcp = &pset->pcp;
1293                 if (pcp->count) {
1294                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1295                         pcp->count = 0;
1296                 }
1297                 local_irq_restore(flags);
1298         }
1299 }
1300
1301 /*
1302  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1303  */
1304 void drain_local_pages(void *arg)
1305 {
1306         drain_pages(smp_processor_id());
1307 }
1308
1309 /*
1310  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1311  *
1312  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1313  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1314  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1315  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1316  * before the call to on_each_cpu_mask().
1317  */
1318 void drain_all_pages(void)
1319 {
1320         int cpu;
1321         struct per_cpu_pageset *pcp;
1322         struct zone *zone;
1323
1324         /*
1325          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1326          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1327          */
1328         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1329
1330         /*
1331          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1332          * as offline notification will cause the notified
1333          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1334          * disables preemption as part of its processing
1335          */
1336         for_each_online_cpu(cpu) {
1337                 bool has_pcps = false;
1338                 for_each_populated_zone(zone) {
1339                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1340                         if (pcp->pcp.count) {
1341                                 has_pcps = true;
1342                                 break;
1343                         }
1344                 }
1345                 if (has_pcps)
1346                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1347                 else
1348                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1349         }
1350         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1351 }
1352
1353 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1354
1355 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1356 {
1357         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1358         unsigned long flags;
1359         unsigned int order, t;
1360         struct list_head *curr;
1361
1362         if (zone_is_empty(zone))
1363                 return;
1364
1365         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1366
1367         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1368         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1369                 if (pfn_valid(pfn)) {
1370                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1371
1372                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1373                                 swsusp_unset_page_free(page);
1374                 }
1375
1376         for_each_migratetype_order(order, t) {
1377                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1378                         unsigned long i;
1379
1380                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1381                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1382                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1383                 }
1384         }
1385         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1386 }
1387 #endif /* CONFIG_PM */
1388
1389 /*
1390  * Free a 0-order page
1391  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1392  */
1393 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1394 {
1395         struct zone *zone = page_zone(page);
1396         struct per_cpu_pages *pcp;
1397         unsigned long flags;
1398         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1399         int migratetype;
1400
1401         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1402                 return;
1403
1404         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1405         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1406         local_irq_save(flags);
1407         __count_vm_event(PGFREE);
1408
1409         /*
1410          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1411          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1412          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1413          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1414          * excessively into the page allocator
1415          */
1416         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1417                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1418                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1419                         goto out;
1420                 }
1421                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1422         }
1423
1424         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1425         if (!cold)
1426                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1427         else
1428                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1429         pcp->count++;
1430         if (pcp->count >= pcp->high) {
1431                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1432                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1433                 pcp->count -= batch;
1434         }
1435
1436 out:
1437         local_irq_restore(flags);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Free a list of 0-order pages
1442  */
1443 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1444 {
1445         struct page *page, *next;
1446
1447         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1448                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1449                 free_hot_cold_page(page, cold);
1450         }
1451 }
1452
1453 /*
1454  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1455  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1456  * Each sub-page must be freed individually.
1457  *
1458  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1459  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1460  */
1461 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1462 {
1463         int i;
1464
1465         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1466         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1467
1468 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1469         /*
1470          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1471          * otherwise free the whole shadow.
1472          */
1473         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1474                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1475 #endif
1476
1477         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1478                 set_page_refcounted(page + i);
1479 }
1480 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1481
1482 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1483 {
1484         unsigned long watermark;
1485         struct zone *zone;
1486         int mt;
1487
1488         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1489
1490         zone = page_zone(page);
1491         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1492
1493         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1494                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1495                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1496                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1497                         return 0;
1498
1499                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1500         }
1501
1502         /* Remove page from free list */
1503         list_del(&page->lru);
1504         zone->free_area[order].nr_free--;
1505         rmv_page_order(page);
1506
1507         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1508         if (order >= pageblock_order - 1) {
1509                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1510                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1511                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1512                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1513                                 set_pageblock_migratetype(page,
1514                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1515                 }
1516         }
1517
1518         return 1UL << order;
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1523  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1524  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1525  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1526  * are enabled.
1527  *
1528  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1529  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1530  */
1531 int split_free_page(struct page *page)
1532 {
1533         unsigned int order;
1534         int nr_pages;
1535
1536         order = page_order(page);
1537
1538         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1539         if (!nr_pages)
1540                 return 0;
1541
1542         /* Split into individual pages */
1543         set_page_refcounted(page);
1544         split_page(page, order);
1545         return nr_pages;
1546 }
1547
1548 /*
1549  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1550  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1551  * or two.
1552  */
1553 static inline
1554 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1555                         struct zone *zone, unsigned int order,
1556                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1557 {
1558         unsigned long flags;
1559         struct page *page;
1560         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1561
1562 again:
1563         if (likely(order == 0)) {
1564                 struct per_cpu_pages *pcp;
1565                 struct list_head *list;
1566
1567                 local_irq_save(flags);
1568                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1569                 list = &pcp->lists[migratetype];
1570                 if (list_empty(list)) {
1571                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1572                                         pcp->batch, list,
1573                                         migratetype, cold);
1574                         if (unlikely(list_empty(list)))
1575                                 goto failed;
1576                 }
1577
1578                 if (cold)
1579                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1580                 else
1581                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1582
1583                 list_del(&page->lru);
1584                 pcp->count--;
1585         } else {
1586                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1587                         /*
1588                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1589                          *
1590                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1591                          * properly detect and handle allocation failures.
1592                          *
1593                          * We most definitely don't want callers attempting to
1594                          * allocate greater than order-1 page units with
1595                          * __GFP_NOFAIL.
1596                          */
1597                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1598                 }
1599                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1600                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1601                 spin_unlock(&zone->lock);
1602                 if (!page)
1603                         goto failed;
1604                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1605                                           get_freepage_migratetype(page));
1606         }
1607
1608         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1609
1610         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1611         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1612         local_irq_restore(flags);
1613
1614         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1615         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1616                 goto again;
1617         return page;
1618
1619 failed:
1620         local_irq_restore(flags);
1621         return NULL;
1622 }
1623
1624 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1625
1626 static struct {
1627         struct fault_attr attr;
1628
1629         u32 ignore_gfp_highmem;
1630         u32 ignore_gfp_wait;
1631         u32 min_order;
1632 } fail_page_alloc = {
1633         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1634         .ignore_gfp_wait = 1,
1635         .ignore_gfp_highmem = 1,
1636         .min_order = 1,
1637 };
1638
1639 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1640 {
1641         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1642 }
1643 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1644
1645 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1646 {
1647         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1648                 return false;
1649         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1650                 return false;
1651         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1652                 return false;
1653         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1654                 return false;
1655
1656         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1657 }
1658
1659 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1660
1661 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1662 {
1663         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1664         struct dentry *dir;
1665
1666         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1667                                         &fail_page_alloc.attr);
1668         if (IS_ERR(dir))
1669                 return PTR_ERR(dir);
1670
1671         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1672                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1673                 goto fail;
1674         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1675                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1676                 goto fail;
1677         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1678                                 &fail_page_alloc.min_order))
1679                 goto fail;
1680
1681         return 0;
1682 fail:
1683         debugfs_remove_recursive(dir);
1684
1685         return -ENOMEM;
1686 }
1687
1688 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1689
1690 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1691
1692 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1693
1694 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1695 {
1696         return false;
1697 }
1698
1699 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1700
1701 /*
1702  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1703  * of the allocation.
1704  */
1705 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1706                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1707                         long free_pages)
1708 {
1709         /* free_pages my go negative - that's OK */
1710         long min = mark;
1711         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1712         int o;
1713         long free_cma = 0;
1714
1715         free_pages -= (1 << order) - 1;
1716         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1717                 min -= min / 2;
1718         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1719                 min -= min / 4;
1720 #ifdef CONFIG_CMA
1721         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1722         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1723                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1724 #endif
1725
1726         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1727                 return false;
1728         for (o = 0; o < order; o++) {
1729                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1730                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1731
1732                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1733                 min >>= 1;
1734
1735                 if (free_pages <= min)
1736                         return false;
1737         }
1738         return true;
1739 }
1740
1741 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1742                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1743 {
1744         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1745                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1746 }
1747
1748 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1749                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1750 {
1751         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1752
1753         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1754                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1755
1756         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1757                                                                 free_pages);
1758 }
1759
1760 #ifdef CONFIG_NUMA
1761 /*
1762  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1763  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1764  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1765  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1766  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1767  *
1768  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1769  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1770  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1771  *
1772  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1773  * nothing and returns NULL.
1774  *
1775  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1776  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1777  *
1778  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1779  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1780  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1781  * quickly as we can.
1782  */
1783 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1784 {
1785         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1786         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1787
1788         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1789         if (!zlc)
1790                 return NULL;
1791
1792         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1793                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1794                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1795         }
1796
1797         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1798                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1799                                         &node_states[N_MEMORY];
1800         return allowednodes;
1801 }
1802
1803 /*
1804  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1805  * if it is worth looking at further for free memory:
1806  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1807  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1808  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1809  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1810  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1811  * else return false (zero) if it is not.
1812  *
1813  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1814  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1815  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1816  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1817  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1818  * into the second scan of the zonelist.
1819  *
1820  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1821  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1822  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1823  * unturned looking for a free page.
1824  */
1825 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1826                                                 nodemask_t *allowednodes)
1827 {
1828         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1829         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1830         int n;                          /* node that zone *z is on */
1831
1832         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1833         if (!zlc)
1834                 return 1;
1835
1836         i = z - zonelist->_zonerefs;
1837         n = zlc->z_to_n[i];
1838
1839         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1840         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1841 }
1842
1843 /*
1844  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1845  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1846  * from that zone don't waste time re-examining it.
1847  */
1848 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1849 {
1850         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1851         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1852
1853         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1854         if (!zlc)
1855                 return;
1856
1857         i = z - zonelist->_zonerefs;
1858
1859         set_bit(i, zlc->fullzones);
1860 }
1861
1862 /*
1863  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1864  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1865  */
1866 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1867 {
1868         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1869
1870         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1871         if (!zlc)
1872                 return;
1873
1874         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1875 }
1876
1877 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1878 {
1879         return local_zone->node == zone->node;
1880 }
1881
1882 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1883 {
1884         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1885                                 RECLAIM_DISTANCE;
1886 }
1887
1888 #else   /* CONFIG_NUMA */
1889
1890 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1891 {
1892         return NULL;
1893 }
1894
1895 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1896                                 nodemask_t *allowednodes)
1897 {
1898         return 1;
1899 }
1900
1901 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1902 {
1903 }
1904
1905 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1906 {
1907 }
1908
1909 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1910 {
1911         return true;
1912 }
1913
1914 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1915 {
1916         return true;
1917 }
1918
1919 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1920
1921 /*
1922  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1923  * a page.
1924  */
1925 static struct page *
1926 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1927                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1928                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
1929 {
1930         struct zoneref *z;
1931         struct page *page = NULL;
1932         struct zone *zone;
1933         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1934         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1935         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1936         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1937                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1938
1939 zonelist_scan:
1940         /*
1941          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1942          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1943          */
1944         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1945                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1946                 unsigned long mark;
1947
1948                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1949                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1950                                 continue;
1951                 if (cpusets_enabled() &&
1952                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1953                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1954                                 continue;
1955                 /*
1956                  * Distribute pages in proportion to the individual
1957                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1958                  * page was allocated in should have no effect on the
1959                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1960                  */
1961                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1962                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1963                                 continue;
1964                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1965                                 continue;
1966                 }
1967                 /*
1968                  * When allocating a page cache page for writing, we
1969                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1970                  * limit, such that no single zone holds more than its
1971                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1972                  * The dirty limits take into account the zone's
1973                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1974                  * should be able to balance it without having to
1975                  * write pages from its LRU list.
1976                  *
1977                  * This may look like it could increase pressure on
1978                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1979                  * before they are full.  But the pages that do spill
1980                  * over are limited as the lower zones are protected
1981                  * by this very same mechanism.  It should not become
1982                  * a practical burden to them.
1983                  *
1984                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1985                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1986                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1987                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1988                  * zones are together not big enough to reach the
1989                  * global limit.  The proper fix for these situations
1990                  * will require awareness of zones in the
1991                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1992                  */
1993                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
1994                         continue;
1995
1996                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1997                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1998                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1999                         int ret;
2000
2001                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2002                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2003                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2004                                 goto try_this_zone;
2005
2006                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2007                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2008                                 /*
2009                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2010                                  * and before considering the first zone allowed
2011                                  * by the cpuset.
2012                                  */
2013                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2014                                 zlc_active = 1;
2015                                 did_zlc_setup = 1;
2016                         }
2017
2018                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2019                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2020                                 goto this_zone_full;
2021
2022                         /*
2023                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2024                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2025                          */
2026                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2027                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2028                                 continue;
2029
2030                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2031                         switch (ret) {
2032                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2033                                 /* did not scan */
2034                                 continue;
2035                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2036                                 /* scanned but unreclaimable */
2037                                 continue;
2038                         default:
2039                                 /* did we reclaim enough */
2040                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2041                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2042                                         goto try_this_zone;
2043
2044                                 /*
2045                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2046                                  * Only mark the zone full if checking the min
2047                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2048                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2049                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2050                                  * when the watermark is between the low and
2051                                  * min watermarks.
2052                                  */
2053                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2054                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2055                                         goto this_zone_full;
2056
2057                                 continue;
2058                         }
2059                 }
2060
2061 try_this_zone:
2062                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2063                                                 gfp_mask, migratetype);
2064                 if (page)
2065                         break;
2066 this_zone_full:
2067                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2068                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2069         }
2070
2071         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2072                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2073                 zlc_active = 0;
2074                 goto zonelist_scan;
2075         }
2076
2077         if (page)
2078                 /*
2079                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2080                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2081                  * that the caller is taking steps that will free more
2082                  * memory. The caller should avoid the page being used
2083                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2084                  */
2085                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2086
2087         return page;
2088 }
2089
2090 /*
2091  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2092  * meminfo in irq context.
2093  */
2094 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2095 {
2096         bool ret = false;
2097
2098 #if NODES_SHIFT > 8
2099         ret = in_interrupt();
2100 #endif
2101         return ret;
2102 }
2103
2104 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2105                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2106                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2107
2108 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2109 {
2110         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2111
2112         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2113             debug_guardpage_minorder() > 0)
2114                 return;
2115
2116         /*
2117          * This documents exceptions given to allocations in certain
2118          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2119          * of allowed nodes.
2120          */
2121         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2122                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2123                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2124                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2125         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2126                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2127
2128         if (fmt) {
2129                 struct va_format vaf;
2130                 va_list args;
2131
2132                 va_start(args, fmt);
2133
2134                 vaf.fmt = fmt;
2135                 vaf.va = &args;
2136
2137                 pr_warn("%pV", &vaf);
2138
2139                 va_end(args);
2140         }
2141
2142         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2143                 current->comm, order, gfp_mask);
2144
2145         dump_stack();
2146         if (!should_suppress_show_mem())
2147                 show_mem(filter);
2148 }
2149
2150 static inline int
2151 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2152                                 unsigned long did_some_progress,
2153                                 unsigned long pages_reclaimed)
2154 {
2155         /* Do not loop if specifically requested */
2156         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2157                 return 0;
2158
2159         /* Always retry if specifically requested */
2160         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2161                 return 1;
2162
2163         /*
2164          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2165          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2166          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2167          */
2168         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2169                 return 0;
2170
2171         /*
2172          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2173          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2174          * implementations.
2175          */
2176         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2177                 return 1;
2178
2179         /*
2180          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2181          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2182          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2183          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2184          * allocation still fails, we stop retrying.
2185          */
2186         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2187                 return 1;
2188
2189         return 0;
2190 }
2191
2192 static inline struct page *
2193 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2194         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2195         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2196         int classzone_idx, int migratetype)
2197 {
2198         struct page *page;
2199
2200         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2201         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2202                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2203                 return NULL;
2204         }
2205
2206         /*
2207          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2208          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2209          * we're still under heavy pressure.
2210          */
2211         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2212                 order, zonelist, high_zoneidx,
2213                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2214                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2215         if (page)
2216                 goto out;
2217
2218         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2219                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2220                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2221                         goto out;
2222                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2223                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2224                         goto out;
2225                 /*
2226                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2227                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2228                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2229                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2230                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2231                  */
2232                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2233                         goto out;
2234         }
2235         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2236         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2237
2238 out:
2239         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2240         return page;
2241 }
2242
2243 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2244 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2245 static struct page *
2246 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2247         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2248         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2249         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2250         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2251         unsigned long *did_some_progress)
2252 {
2253         if (!order)
2254                 return NULL;
2255
2256         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2257                 *deferred_compaction = true;
2258                 return NULL;
2259         }
2260
2261         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2262         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2263                                                 nodemask, mode,
2264                                                 contended_compaction);
2265         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2266
2267         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2268                 struct page *page;
2269
2270                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2271                 drain_pages(get_cpu());
2272                 put_cpu();
2273
2274                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2275                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2276                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2277                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2278                 if (page) {
2279                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2280                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2281                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2282                         return page;
2283                 }
2284
2285                 /*
2286                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2287                  * The most likely reason is that pages exist,
2288                  * but not enough to satisfy watermarks.
2289                  */
2290                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2291
2292                 /*
2293                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2294                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2295                  */
2296                 if (mode != MIGRATE_ASYNC)
2297                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2298
2299                 cond_resched();
2300         }
2301
2302         return NULL;
2303 }
2304 #else
2305 static inline struct page *
2306 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2307         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2308         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2309         int classzone_idx, int migratetype,
2310         enum migrate_mode mode, bool *contended_compaction,
2311         bool *deferred_compaction, unsigned long *did_some_progress)
2312 {
2313         return NULL;
2314 }
2315 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2316
2317 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2318 static int
2319 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2320                   nodemask_t *nodemask)
2321 {
2322         struct reclaim_state reclaim_state;
2323         int progress;
2324
2325         cond_resched();
2326
2327         /* We now go into synchronous reclaim */
2328         cpuset_memory_pressure_bump();
2329         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2330         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2331         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2332         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2333
2334         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2335
2336         current->reclaim_state = NULL;
2337         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2338         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2339
2340         cond_resched();
2341
2342         return progress;
2343 }
2344
2345 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2346 static inline struct page *
2347 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2348         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2349         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2350         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2351 {
2352         struct page *page = NULL;
2353         bool drained = false;
2354
2355         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2356                                                nodemask);
2357         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2358                 return NULL;
2359
2360         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2361         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2362                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2363
2364 retry:
2365         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2366                                         zonelist, high_zoneidx,
2367                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2368                                         preferred_zone, classzone_idx,
2369                                         migratetype);
2370
2371         /*
2372          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2373          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2374          */
2375         if (!page && !drained) {
2376                 drain_all_pages();
2377                 drained = true;
2378                 goto retry;
2379         }
2380
2381         return page;
2382 }
2383
2384 /*
2385  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2386  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2387  */
2388 static inline struct page *
2389 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2390         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2391         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2392         int classzone_idx, int migratetype)
2393 {
2394         struct page *page;
2395
2396         do {
2397                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2398                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2399                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2400
2401                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2402                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2403         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2404
2405         return page;
2406 }
2407
2408 static void reset_alloc_batches(struct zonelist *zonelist,
2409                                 enum zone_type high_zoneidx,
2410                                 struct zone *preferred_zone)
2411 {
2412         struct zoneref *z;
2413         struct zone *zone;
2414
2415         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2416                 /*
2417                  * Only reset the batches of zones that were actually
2418                  * considered in the fairness pass, we don't want to
2419                  * trash fairness information for zones that are not
2420                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2421                  */
2422                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2423                         continue;
2424                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2425                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2426                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2427         }
2428 }
2429
2430 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2431                              struct zonelist *zonelist,
2432                              enum zone_type high_zoneidx,
2433                              struct zone *preferred_zone)
2434 {
2435         struct zoneref *z;
2436         struct zone *zone;
2437
2438         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2439                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2440 }
2441
2442 static inline int
2443 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2444 {
2445         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2446         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2447
2448         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2449         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2450
2451         /*
2452          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2453          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2454          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2455          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2456          */
2457         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2458
2459         if (!wait) {
2460                 /*
2461                  * Not worth trying to allocate harder for
2462                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2463                  */
2464                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2465                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2466                 /*
2467                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2468                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2469                  */
2470                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2471         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2472                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2473
2474         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2475                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2476                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2477                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2478                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2479                 else if (!in_interrupt() &&
2480                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2481                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2482                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2483         }
2484 #ifdef CONFIG_CMA
2485         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2486                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2487 #endif
2488         return alloc_flags;
2489 }
2490
2491 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2492 {
2493         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2494 }
2495
2496 static inline struct page *
2497 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2498         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2499         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2500         int classzone_idx, int migratetype)
2501 {
2502         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2503         struct page *page = NULL;
2504         int alloc_flags;
2505         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2506         unsigned long did_some_progress;
2507         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2508         bool deferred_compaction = false;
2509         bool contended_compaction = false;
2510
2511         /*
2512          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2513          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2514          * be using allocators in order of preference for an area that is
2515          * too large.
2516          */
2517         if (order >= MAX_ORDER) {
2518                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2519                 return NULL;
2520         }
2521
2522         /*
2523          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2524          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2525          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2526          * using a larger set of nodes after it has established that the
2527          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2528          * over allocated.
2529          */
2530         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2531             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2532                 goto nopage;
2533
2534 restart:
2535         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2536                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2537
2538         /*
2539          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2540          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2541          * to how we want to proceed.
2542          */
2543         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2544
2545         /*
2546          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2547          * cpusets.
2548          */
2549         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2550                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2551                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2552                                 NULL, &preferred_zone);
2553                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2554         }
2555
2556 rebalance:
2557         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2558         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2559                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2560                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2561         if (page)
2562                 goto got_pg;
2563
2564         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2565         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2566                 /*
2567                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2568                  * the allocation is high priority and these type of
2569                  * allocations are system rather than user orientated
2570                  */
2571                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2572
2573                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2574                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2575                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2576                 if (page) {
2577                         goto got_pg;
2578                 }
2579         }
2580
2581         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2582         if (!wait) {
2583                 /*
2584                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2585                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2586                  * type of allocation to fail.
2587                  */
2588                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2589                 goto nopage;
2590         }
2591
2592         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2593         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2594                 goto nopage;
2595
2596         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2597         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2598                 goto nopage;
2599
2600         /*
2601          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2602          * attempts after direct reclaim are synchronous
2603          */
2604         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2605                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2606                                         preferred_zone,
2607                                         classzone_idx, migratetype,
2608                                         migration_mode, &contended_compaction,
2609                                         &deferred_compaction,
2610                                         &did_some_progress);
2611         if (page)
2612                 goto got_pg;
2613
2614         /*
2615          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2616          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2617          * khugepaged trying to collapse.
2618          */
2619         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD) || (current->flags & PF_KTHREAD))
2620                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2621
2622         /*
2623          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2624          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2625          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2626          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2627          */
2628         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2629                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2630                 goto nopage;
2631
2632         /* Try direct reclaim and then allocating */
2633         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2634                                         zonelist, high_zoneidx,
2635                                         nodemask,
2636                                         alloc_flags, preferred_zone,
2637                                         classzone_idx, migratetype,
2638                                         &did_some_progress);
2639         if (page)
2640                 goto got_pg;
2641
2642         /*
2643          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2644          * running out of options and have to consider going OOM
2645          */
2646         if (!did_some_progress) {
2647                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2648                         if (oom_killer_disabled)
2649                                 goto nopage;
2650                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2651                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2652                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2653                                 goto nopage;
2654                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2655                                         zonelist, high_zoneidx,
2656                                         nodemask, preferred_zone,
2657                                         classzone_idx, migratetype);
2658                         if (page)
2659                                 goto got_pg;
2660
2661                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2662                                 /*
2663                                  * The oom killer is not called for high-order
2664                                  * allocations that may fail, so if no progress
2665                                  * is being made, there are no other options and
2666                                  * retrying is unlikely to help.
2667                                  */
2668                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2669                                         goto nopage;
2670                                 /*
2671                                  * The oom killer is not called for lowmem
2672                                  * allocations to prevent needlessly killing
2673                                  * innocent tasks.
2674                                  */
2675                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2676                                         goto nopage;
2677                         }
2678
2679                         goto restart;
2680                 }
2681         }
2682
2683         /* Check if we should retry the allocation */
2684         pages_reclaimed += did_some_progress;
2685         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2686                                                 pages_reclaimed)) {
2687                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2688                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2689                 goto rebalance;
2690         } else {
2691                 /*
2692                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2693                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2694                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2695                  */
2696                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2697                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2698                                         preferred_zone,
2699                                         classzone_idx, migratetype,
2700                                         migration_mode, &contended_compaction,
2701                                         &deferred_compaction,
2702                                         &did_some_progress);
2703                 if (page)
2704                         goto got_pg;
2705         }
2706
2707 nopage:
2708         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2709         return page;
2710 got_pg:
2711         if (kmemcheck_enabled)
2712                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2713
2714         return page;
2715 }
2716
2717 /*
2718  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2719  */
2720 struct page *
2721 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2722                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2723 {
2724         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2725         struct zone *preferred_zone;
2726         struct zoneref *preferred_zoneref;
2727         struct page *page = NULL;
2728         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2729         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2730         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2731         int classzone_idx;
2732
2733         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2734
2735         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2736
2737         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2738
2739         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2740                 return NULL;
2741
2742         /*
2743          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2744          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2745          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2746          */
2747         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2748                 return NULL;
2749
2750 retry_cpuset:
2751         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2752
2753         /* The preferred zone is used for statistics later */
2754         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2755                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2756                                 &preferred_zone);
2757         if (!preferred_zone)
2758                 goto out;
2759         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2760
2761 #ifdef CONFIG_CMA
2762         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2763                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2764 #endif
2765 retry:
2766         /* First allocation attempt */
2767         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2768                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2769                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2770         if (unlikely(!page)) {
2771                 /*
2772                  * The first pass makes sure allocations are spread
2773                  * fairly within the local node.  However, the local
2774                  * node might have free pages left after the fairness
2775                  * batches are exhausted, and remote zones haven't
2776                  * even been considered yet.  Try once more without
2777                  * fairness, and include remote zones now, before
2778                  * entering the slowpath and waking kswapd: prefer
2779                  * spilling to a remote zone over swapping locally.
2780                  */
2781                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2782                         reset_alloc_batches(zonelist, high_zoneidx,
2783                                             preferred_zone);
2784                         alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2785                         goto retry;
2786                 }
2787                 /*
2788                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2789                  * can deadlock because I/O on the device might not
2790                  * complete.
2791                  */
2792                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2793                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2794                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2795                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2796         }
2797
2798         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2799
2800 out:
2801         /*
2802          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2803          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2804          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2805          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2806          */
2807         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2808                 goto retry_cpuset;
2809
2810         return page;
2811 }
2812 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2813
2814 /*
2815  * Common helper functions.
2816  */
2817 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2818 {
2819         struct page *page;
2820
2821         /*
2822          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2823          * a highmem page
2824          */
2825         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2826
2827         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2828         if (!page)
2829                 return 0;
2830         return (unsigned long) page_address(page);
2831 }
2832 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2833
2834 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2835 {
2836         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2837 }
2838 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2839
2840 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2841 {
2842         if (put_page_testzero(page)) {
2843                 if (order == 0)
2844                         free_hot_cold_page(page, false);
2845                 else
2846                         __free_pages_ok(page, order);
2847         }
2848 }
2849
2850 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2851
2852 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2853 {
2854         if (addr != 0) {
2855                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2856                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2857         }
2858 }
2859
2860 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2861
2862 /*
2863  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2864  * of the current memory cgroup.
2865  *
2866  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2867  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2868  */
2869 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2870 {
2871         struct page *page;
2872         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2873
2874         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2875                 return NULL;
2876         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2877         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2878         return page;
2879 }
2880
2881 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2882 {
2883         struct page *page;
2884         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2885
2886         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2887                 return NULL;
2888         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2889         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2890         return page;
2891 }
2892
2893 /*
2894  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2895  * alloc_kmem_pages.
2896  */
2897 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2898 {
2899         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2900         __free_pages(page, order);
2901 }
2902
2903 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2904 {
2905         if (addr != 0) {
2906                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2907                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2908         }
2909 }
2910
2911 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2912 {
2913         if (addr) {
2914                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2915                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2916
2917                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2918                 while (used < alloc_end) {
2919                         free_page(used);
2920                         used += PAGE_SIZE;
2921                 }
2922         }
2923         return (void *)addr;
2924 }
2925
2926 /**
2927  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2928  * @size: the number of bytes to allocate
2929  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2930  *
2931  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2932  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2933  * allocate memory in power-of-two pages.
2934  *
2935  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2936  *
2937  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2938  */
2939 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2940 {
2941         unsigned int order = get_order(size);
2942         unsigned long addr;
2943
2944         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2945         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2946 }
2947 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2948
2949 /**
2950  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2951  *                         pages on a node.
2952  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2953  * @size: the number of bytes to allocate
2954  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2955  *
2956  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2957  * back.
2958  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2959  * but is not exact.
2960  */
2961 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2962 {
2963         unsigned order = get_order(size);
2964         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2965         if (!p)
2966                 return NULL;
2967         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2968 }
2969
2970 /**
2971  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2972  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2973  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2974  *
2975  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2976  */
2977 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2978 {
2979         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2980         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2981
2982         while (addr < end) {
2983                 free_page(addr);
2984                 addr += PAGE_SIZE;
2985         }
2986 }
2987 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2988
2989 /**
2990  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2991  * @offset: The zone index of the highest zone
2992  *
2993  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2994  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2995  * zone, the number of pages is calculated as:
2996  *     managed_pages - high_pages
2997  */
2998 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2999 {
3000         struct zoneref *z;
3001         struct zone *zone;
3002
3003         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3004         unsigned long sum = 0;
3005
3006         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3007
3008         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3009                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3010                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3011                 if (size > high)
3012                         sum += size - high;
3013         }
3014
3015         return sum;
3016 }
3017
3018 /**
3019  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3020  *
3021  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3022  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3023  */
3024 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3025 {
3026         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3027 }
3028 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3029
3030 /**
3031  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3032  *
3033  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3034  * high watermark within all zones.
3035  */
3036 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3037 {
3038         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3039 }
3040
3041 static inline void show_node(struct zone *zone)
3042 {
3043         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3044                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3045 }
3046
3047 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3048 {
3049         val->totalram = totalram_pages;
3050         val->sharedram = 0;
3051         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3052         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3053         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3054         val->freehigh = nr_free_highpages();
3055         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3056 }
3057
3058 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3059
3060 #ifdef CONFIG_NUMA
3061 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3062 {
3063         int zone_type;          /* needs to be signed */
3064         unsigned long managed_pages = 0;
3065         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3066
3067         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3068                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3069         val->totalram = managed_pages;
3070         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3071 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3072         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3073         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3074                         NR_FREE_PAGES);
3075 #else
3076         val->totalhigh = 0;
3077         val->freehigh = 0;
3078 #endif
3079         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3080 }
3081 #endif
3082
3083 /*
3084  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3085  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3086  */
3087 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3088 {
3089         bool ret = false;
3090         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3091
3092         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3093                 goto out;
3094
3095         do {
3096                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3097                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3098         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3099 out:
3100         return ret;
3101 }
3102
3103 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3104
3105 static void show_migration_types(unsigned char type)
3106 {
3107         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3108                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3109                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3110                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3111                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3112 #ifdef CONFIG_CMA
3113                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3114 #endif
3115 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3116                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3117 #endif
3118         };
3119         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3120         char *p = tmp;
3121         int i;
3122
3123         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3124                 if (type & (1 << i))
3125                         *p++ = types[i];
3126         }
3127
3128         *p = '\0';
3129         printk("(%s) ", tmp);
3130 }
3131
3132 /*
3133  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3134  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3135  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3136  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3137  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3138  */
3139 void show_free_areas(unsigned int filter)
3140 {
3141         int cpu;
3142         struct zone *zone;
3143
3144         for_each_populated_zone(zone) {
3145                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3146                         continue;
3147                 show_node(zone);
3148                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3149
3150                 for_each_online_cpu(cpu) {
3151                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3152
3153                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3154
3155                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3156                                cpu, pageset->pcp.high,
3157                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3158                 }
3159         }
3160
3161         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3162                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3163                 " unevictable:%lu"
3164                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3165                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3166                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3167                 " free_cma:%lu\n",
3168                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3169                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3170                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3171                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3172                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3173                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3174                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3175                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3176                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3177                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3178                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3179                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3180                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3181                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3182                 global_page_state(NR_SHMEM),
3183                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3184                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3185                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3186
3187         for_each_populated_zone(zone) {
3188                 int i;
3189
3190                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3191                         continue;
3192                 show_node(zone);
3193                 printk("%s"
3194                         " free:%lukB"
3195                         " min:%lukB"
3196                         " low:%lukB"
3197                         " high:%lukB"
3198                         " active_anon:%lukB"
3199                         " inactive_anon:%lukB"
3200                         " active_file:%lukB"
3201                         " inactive_file:%lukB"
3202                         " unevictable:%lukB"
3203                         " isolated(anon):%lukB"
3204                         " isolated(file):%lukB"
3205                         " present:%lukB"
3206                         " managed:%lukB"
3207                         " mlocked:%lukB"
3208                         " dirty:%lukB"
3209                         " writeback:%lukB"
3210                         " mapped:%lukB"
3211                         " shmem:%lukB"
3212                         " slab_reclaimable:%lukB"
3213                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3214                         " kernel_stack:%lukB"
3215                         " pagetables:%lukB"
3216                         " unstable:%lukB"
3217                         " bounce:%lukB"
3218                         " free_cma:%lukB"
3219                         " writeback_tmp:%lukB"
3220                         " pages_scanned:%lu"
3221                         " all_unreclaimable? %s"
3222                         "\n",
3223                         zone->name,
3224                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3225                         K(min_wmark_pages(zone)),
3226                         K(low_wmark_pages(zone)),
3227                         K(high_wmark_pages(zone)),
3228                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3229                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3230                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3231                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3232                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3233                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3234                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3235                         K(zone->present_pages),
3236                         K(zone->managed_pages),
3237                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3238                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3239                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3240                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3241                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3242                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3243                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3244                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3245                                 THREAD_SIZE / 1024,
3246                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3247                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3248                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3249                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3250                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3251                         zone->pages_scanned,
3252                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3253                         );
3254                 printk("lowmem_reserve[]:");
3255                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3256                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3257                 printk("\n");
3258         }
3259
3260         for_each_populated_zone(zone) {
3261                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3262                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3263
3264                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3265                         continue;
3266                 show_node(zone);
3267                 printk("%s: ", zone->name);
3268
3269                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3270                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3271                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3272                         int type;
3273
3274                         nr[order] = area->nr_free;
3275                         total += nr[order] << order;
3276
3277                         types[order] = 0;
3278                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3279                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3280                                         types[order] |= 1 << type;
3281                         }
3282                 }
3283                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3284                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3285                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3286                         if (nr[order])
3287                                 show_migration_types(types[order]);
3288                 }
3289                 printk("= %lukB\n", K(total));
3290         }
3291
3292         hugetlb_show_meminfo();
3293
3294         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3295
3296         show_swap_cache_info();
3297 }
3298
3299 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3300 {
3301         zoneref->zone = zone;
3302         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3303 }
3304
3305 /*
3306  * Builds allocation fallback zone lists.
3307  *
3308  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3309  */
3310 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3311                                 int nr_zones)
3312 {
3313         struct zone *zone;
3314         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3315
3316         do {
3317                 zone_type--;
3318                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3319                 if (populated_zone(zone)) {
3320                         zoneref_set_zone(zone,
3321                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3322                         check_highest_zone(zone_type);
3323                 }
3324         } while (zone_type);
3325
3326         return nr_zones;
3327 }
3328
3329
3330 /*
3331  *  zonelist_order:
3332  *  0 = automatic detection of better ordering.
3333  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3334  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3335  *
3336  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3337  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3338  */
3339 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3340 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3341 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3342
3343 /* zonelist order in the kernel.
3344  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3345  */
3346 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3347 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3348
3349
3350 #ifdef CONFIG_NUMA
3351 /* The value user specified ....changed by config */
3352 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3353 /* string for sysctl */
3354 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3355 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3356
3357 /*
3358  * interface for configure zonelist ordering.
3359  * command line option "numa_zonelist_order"
3360  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3361  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3362  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3363  */
3364
3365 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3366 {
3367         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3368                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3369         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3370                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3371         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3372                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3373         } else {
3374                 printk(KERN_WARNING
3375                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3376                         "%s\n", s);
3377                 return -EINVAL;
3378         }
3379         return 0;
3380 }
3381
3382 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3383 {
3384         int ret;
3385
3386         if (!s)
3387                 return 0;
3388
3389         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3390         if (ret == 0)
3391                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3392
3393         return ret;
3394 }
3395 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3396
3397 /*
3398  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3399  */
3400 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3401                 void __user *buffer, size_t *length,
3402                 loff_t *ppos)
3403 {
3404         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3405         int ret;
3406         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3407
3408         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3409         if (write) {
3410                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3411                         ret = -EINVAL;
3412                         goto out;
3413                 }
3414                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3415         }
3416         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3417         if (ret)
3418                 goto out;
3419         if (write) {
3420                 int oldval = user_zonelist_order;
3421
3422                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3423                 if (ret) {
3424                         /*
3425                          * bogus value.  restore saved string
3426                          */
3427                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3428                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3429                         user_zonelist_order = oldval;
3430                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3431                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3432                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3433                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3434                 }
3435         }
3436 out:
3437         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3438         return ret;
3439 }
3440
3441
3442 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3443 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3444
3445 /**
3446  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3447  * @node: node whose fallback list we're appending
3448  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3449  *
3450  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3451  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3452  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3453  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3454  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3455  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3456  * on them otherwise.
3457  * It returns -1 if no node is found.
3458  */
3459 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3460 {
3461         int n, val;
3462         int min_val = INT_MAX;
3463         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3464         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3465
3466         /* Use the local node if we haven't already */
3467         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3468                 node_set(node, *used_node_mask);
3469                 return node;
3470         }
3471
3472         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3473
3474                 /* Don't want a node to appear more than once */
3475                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3476                         continue;
3477
3478                 /* Use the distance array to find the distance */
3479                 val = node_distance(node, n);
3480
3481                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3482                 val += (n < node);
3483
3484                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3485                 tmp = cpumask_of_node(n);
3486                 if (!cpumask_empty(tmp))
3487                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3488
3489                 /* Slight preference for less loaded node */
3490                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3491                 val += node_load[n];
3492
3493                 if (val < min_val) {
3494                         min_val = val;
3495                         best_node = n;
3496                 }
3497         }
3498
3499         if (best_node >= 0)
3500                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3501
3502         return best_node;
3503 }
3504
3505
3506 /*
3507  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3508  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3509  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3510  */
3511 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3512 {
3513         int j;
3514         struct zonelist *zonelist;
3515
3516         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3517         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3518                 ;
3519         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3520         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3521         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3522 }
3523
3524 /*
3525  * Build gfp_thisnode zonelists
3526  */
3527 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3528 {
3529         int j;
3530         struct zonelist *zonelist;
3531
3532         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3533         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3534         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3535         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3536 }
3537
3538 /*
3539  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3540  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3541  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3542  * may still exist in local DMA zone.
3543  */
3544 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3545
3546 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3547 {
3548         int pos, j, node;
3549         int zone_type;          /* needs to be signed */
3550         struct zone *z;
3551         struct zonelist *zonelist;
3552
3553         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3554         pos = 0;
3555         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3556                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3557                         node = node_order[j];
3558                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3559                         if (populated_zone(z)) {
3560                                 zoneref_set_zone(z,
3561                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3562                                 check_highest_zone(zone_type);
3563                         }
3564                 }
3565         }
3566         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3567         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3568 }
3569
3570 static int default_zonelist_order(void)
3571 {
3572         int nid, zone_type;
3573         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3574         struct zone *z;
3575         int average_size;
3576         /*
3577          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3578          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3579          * into OOM very easily.
3580          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3581          */
3582         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3583         low_kmem_size = 0;
3584         total_size = 0;
3585         for_each_online_node(nid) {
3586                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3587                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3588                         if (populated_zone(z)) {
3589                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3590                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3591                                 total_size += z->managed_pages;
3592                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3593                                 /*
3594                                  * If any node has only lowmem, then node order
3595                                  * is preferred to allow kernel allocations
3596                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3597                                  * on other nodes when there is an abundance of
3598                                  * lowmem available to allocate from.
3599                                  */
3600                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3601                         }
3602                 }
3603         }
3604         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3605             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3606                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3607         /*
3608          * look into each node's config.
3609          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3610          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3611          */
3612         average_size = total_size /
3613                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3614         for_each_online_node(nid) {
3615                 low_kmem_size = 0;
3616                 total_size = 0;
3617                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3618                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3619                         if (populated_zone(z)) {
3620                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3621                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3622                                 total_size += z->present_pages;
3623                         }
3624                 }
3625                 if (low_kmem_size &&
3626                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3627                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3628                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3629         }
3630         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3631 }
3632
3633 static void set_zonelist_order(void)
3634 {
3635         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3636                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3637         else
3638                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3639 }
3640
3641 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3642 {
3643         int j, node, load;
3644         enum zone_type i;
3645         nodemask_t used_mask;
3646         int local_node, prev_node;
3647         struct zonelist *zonelist;
3648         int order = current_zonelist_order;
3649
3650         /* initialize zonelists */
3651         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3652                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3653                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3654                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3655         }
3656
3657         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3658         local_node = pgdat->node_id;
3659         load = nr_online_nodes;
3660         prev_node = local_node;
3661         nodes_clear(used_mask);
3662
3663         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3664         j = 0;
3665
3666         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3667                 /*
3668                  * We don't want to pressure a particular node.
3669                  * So adding penalty to the first node in same
3670                  * distance group to make it round-robin.
3671                  */
3672                 if (node_distance(local_node, node) !=
3673                     node_distance(local_node, prev_node))
3674                         node_load[node] = load;
3675
3676                 prev_node = node;
3677                 load--;
3678                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3679                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3680                 else
3681                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3682         }
3683
3684         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3685                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3686                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3687         }
3688
3689         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3690 }
3691
3692 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3693 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3694 {
3695         struct zonelist *zonelist;
3696         struct zonelist_cache *zlc;
3697         struct zoneref *z;
3698
3699         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3700         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3701         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3702         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3703                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3704 }
3705
3706 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3707 /*
3708  * Return node id of node used for "local" allocations.
3709  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3710  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3711  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3712  */
3713 int local_memory_node(int node)
3714 {
3715         struct zone *zone;
3716
3717         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3718                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3719                                    NULL,
3720                                    &zone);
3721         return zone->node;
3722 }
3723 #endif
3724
3725 #else   /* CONFIG_NUMA */
3726
3727 static void set_zonelist_order(void)
3728 {
3729         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3730 }
3731
3732 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3733 {
3734         int node, local_node;
3735         enum zone_type j;
3736         struct zonelist *zonelist;
3737
3738         local_node = pgdat->node_id;
3739
3740         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3741         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3742
3743         /*
3744          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3745          * of all the other nodes.
3746          * We don't want to pressure a particular node, so when
3747          * building the zones for node N, we make sure that the
3748          * zones coming right after the local ones are those from
3749          * node N+1 (modulo N)
3750          */
3751         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3752                 if (!node_online(node))
3753                         continue;
3754                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3755         }
3756         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3757                 if (!node_online(node))
3758                         continue;
3759                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3760         }
3761
3762         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3763         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3764 }
3765
3766 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3767 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3768 {
3769         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3770 }
3771
3772 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3773
3774 /*
3775  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3776  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3777  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3778  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3779  * with interrupts disabled.
3780  *
3781  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3782  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3783  * hotplugged processors.
3784  *
3785  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3786  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3787  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3788  */
3789 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3790 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3791 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3792
3793 /*
3794  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3795  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3796  */
3797 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3798
3799 /* return values int ....just for stop_machine() */
3800 static int __build_all_zonelists(void *data)
3801 {
3802         int nid;
3803         int cpu;
3804         pg_data_t *self = data;
3805
3806 #ifdef CONFIG_NUMA
3807         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3808 #endif
3809
3810         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3811                 build_zonelists(self);
3812                 build_zonelist_cache(self);
3813         }
3814
3815         for_each_online_node(nid) {
3816                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3817
3818                 build_zonelists(pgdat);
3819                 build_zonelist_cache(pgdat);
3820         }
3821
3822         /*
3823          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3824          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3825          * each zone will be allocated later when the per cpu
3826          * allocator is available.
3827          *
3828          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3829          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3830          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3831          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3832          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3833          * (a chicken-egg dilemma).
3834          */
3835         for_each_possible_cpu(cpu) {
3836                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3837
3838 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3839                 /*
3840                  * We now know the "local memory node" for each node--
3841                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3842                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3843                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3844                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3845                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3846                  */
3847                 if (cpu_online(cpu))
3848                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3849 #endif
3850         }
3851
3852         return 0;
3853 }
3854
3855 /*
3856  * Called with zonelists_mutex held always
3857  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3858  */
3859 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3860 {
3861         set_zonelist_order();
3862
3863         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3864                 __build_all_zonelists(NULL);
3865                 mminit_verify_zonelist();
3866                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3867         } else {
3868 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3869                 if (zone)
3870                         setup_zone_pageset(zone);
3871 #endif
3872                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3873                    of zonelist */
3874                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3875                 /* cpuset refresh routine should be here */
3876         }
3877         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3878         /*
3879          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3880          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3881          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3882          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3883          * disabled and enable it later
3884          */
3885         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3886                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3887         else
3888                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3889
3890         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3891                 "Total pages: %ld\n",
3892                         nr_online_nodes,
3893                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3894                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3895                         vm_total_pages);
3896 #ifdef CONFIG_NUMA
3897         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3898 #endif
3899 }
3900
3901 /*
3902  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3903  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3904  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3905  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3906  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3907  * conservative, even though it seems large.
3908  *
3909  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3910  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3911  */
3912 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3913
3914 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3915 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3916 {
3917         unsigned long size = 1;
3918
3919         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3920
3921         while (size < pages)
3922                 size <<= 1;
3923
3924         /*
3925          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3926          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3927          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3928          */
3929         size = min(size, 4096UL);
3930
3931         return max(size, 4UL);
3932 }
3933 #else
3934 /*
3935  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3936  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3937  *
3938  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3939  *
3940  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3941  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3942  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3943  *
3944  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3945  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3946  *
3947  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3948  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3949  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3950  */
3951 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3952 {
3953         return 4096UL;
3954 }
3955 #endif
3956
3957 /*
3958  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3959  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3960  * hash function before the remainder is taken.
3961  */
3962 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3963 {
3964         return ffz(~size);
3965 }
3966
3967 /*
3968  * Check if a pageblock contains reserved pages
3969  */
3970 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3971 {
3972         unsigned long pfn;
3973
3974         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3975                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3976                         return 1;
3977         }
3978         return 0;
3979 }
3980
3981 /*
3982  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3983  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3984  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3985  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3986  * blocks as reclaim kicks in
3987  */
3988 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3989 {
3990         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3991         struct page *page;
3992         unsigned long block_migratetype;
3993         int reserve;
3994         int old_reserve;
3995
3996         /*
3997          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3998          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3999          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4000          * the block.
4001          */
4002         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4003         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4004         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4005         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4006                                                         pageblock_order;
4007
4008         /*
4009          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4010          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4011          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4012          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4013          * future allocation of hugepages at runtime.
4014          */
4015         reserve = min(2, reserve);
4016         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4017
4018         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4019         if (reserve == old_reserve)
4020                 return;
4021         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4022
4023         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4024                 if (!pfn_valid(pfn))
4025                         continue;
4026                 page = pfn_to_page(pfn);
4027
4028                 /* Watch out for overlapping nodes */
4029                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4030                         continue;
4031
4032                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4033
4034                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4035                 if (reserve > 0) {
4036                         /*
4037                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4038                          * them.
4039                          */
4040                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4041                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4042                                 continue;
4043
4044                         /* If this block is reserved, account for it */
4045                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4046                                 reserve--;
4047                                 continue;
4048                         }
4049
4050                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4051                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4052                                 set_pageblock_migratetype(page,
4053                                                         MIGRATE_RESERVE);
4054                                 move_freepages_block(zone, page,
4055                                                         MIGRATE_RESERVE);
4056                                 reserve--;
4057                                 continue;
4058                         }
4059                 } else if (!old_reserve) {
4060                         /*
4061                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4062                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4063                          */
4064                         break;
4065                 }
4066
4067                 /*
4068                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4069                  * take it back
4070                  */
4071                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4072                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4073                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4074                 }
4075         }
4076 }
4077
4078 /*
4079  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4080  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4081  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4082  */
4083 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4084                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4085 {
4086         struct page *page;
4087         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4088         unsigned long pfn;
4089         struct zone *z;
4090
4091         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4092                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4093
4094         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4095         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4096                 /*
4097                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4098                  * handed to this function.  They do not
4099                  * exist on hotplugged memory.
4100                  */
4101                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4102                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4103                                 continue;
4104                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4105                                 continue;
4106                 }
4107                 page = pfn_to_page(pfn);
4108                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4109                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4110                 init_page_count(page);
4111                 page_mapcount_reset(page);
4112                 page_cpupid_reset_last(page);
4113                 SetPageReserved(page);
4114                 /*
4115                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4116                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4117                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4118                  * the address space during boot when many long-lived
4119                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4120                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4121                  * setup_zone_migrate_reserve()
4122                  *
4123                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4124                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4125                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4126                  * pfn out of zone.
4127                  */
4128                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4129                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4130                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4131                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4132
4133                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4134 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4135                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4136                 if (!is_highmem_idx(zone))
4137                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4138 #endif
4139         }
4140 }
4141
4142 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4143 {
4144         unsigned int order, t;
4145         for_each_migratetype_order(order, t) {
4146                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4147                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4148         }
4149 }
4150
4151 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4152 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4153         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4154 #endif
4155
4156 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4157 {
4158 #ifdef CONFIG_MMU
4159         int batch;
4160
4161         /*
4162          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4163          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4164          *
4165          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4166          */
4167         batch = zone->managed_pages / 1024;
4168         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4169                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4170         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4171         if (batch < 1)
4172                 batch = 1;
4173
4174         /*
4175          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4176          * of 2 value was found to be more likely to have
4177          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4178          *
4179          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4180          * batches of pages, one task can end up with a lot
4181          * of pages of one half of the possible page colors
4182          * and the other with pages of the other colors.
4183          */
4184         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4185
4186         return batch;
4187
4188 #else
4189         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4190          * conditions.
4191          *
4192          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4193          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4194          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4195          *
4196          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4197          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4198          * can be a significant delay between the individual batches being
4199          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4200          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4201          */
4202         return 0;
4203 #endif
4204 }
4205
4206 /*
4207  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4208  * ->batch must never be higher then ->high.
4209  * The following function updates them in a safe manner without read side
4210  * locking.
4211  *
4212  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4213  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4214  *
4215  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4216  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4217  * exist).
4218  */
4219 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4220                 unsigned long batch)
4221 {
4222        /* start with a fail safe value for batch */
4223         pcp->batch = 1;
4224         smp_wmb();
4225
4226        /* Update high, then batch, in order */
4227         pcp->high = high;
4228         smp_wmb();
4229
4230         pcp->batch = batch;
4231 }
4232
4233 /* a companion to pageset_set_high() */
4234 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4235 {
4236         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4237 }
4238
4239 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4240 {
4241         struct per_cpu_pages *pcp;
4242         int migratetype;
4243
4244         memset(p, 0, sizeof(*p));
4245
4246         pcp = &p->pcp;
4247         pcp->count = 0;
4248         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4249                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4250 }
4251
4252 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4253 {
4254         pageset_init(p);
4255         pageset_set_batch(p, batch);
4256 }
4257
4258 /*
4259  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4260  * to the value high for the pageset p.
4261  */
4262 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4263                                 unsigned long high)
4264 {
4265         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4266         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4267                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4268
4269         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4270 }
4271
4272 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4273                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4274 {
4275         if (percpu_pagelist_fraction)
4276                 pageset_set_high(pcp,
4277                         (zone->managed_pages /
4278                                 percpu_pagelist_fraction));
4279         else
4280                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4281 }
4282
4283 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4284 {
4285         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4286
4287         pageset_init(pcp);
4288         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4289 }
4290
4291 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4292 {
4293         int cpu;
4294         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4295         for_each_possible_cpu(cpu)
4296                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4297 }
4298
4299 /*
4300  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4301  * Before this call only boot pagesets were available.
4302  */
4303 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4304 {
4305         struct zone *zone;
4306
4307         for_each_populated_zone(zone)
4308                 setup_zone_pageset(zone);
4309 }
4310
4311 static noinline __init_refok
4312 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4313 {
4314         int i;
4315         size_t alloc_size;
4316
4317         /*
4318          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4319          * per zone.
4320          */
4321         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4322                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4323         zone->wait_table_bits =
4324                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4325         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4326                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4327
4328         if (!slab_is_available()) {
4329                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4330                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4331                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4332         } else {
4333                 /*
4334                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4335                  * via memory hot-add.
4336                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4337                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4338                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4339                  * node itself as well.
4340                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4341                  * necessary.
4342                  */
4343                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4344         }
4345         if (!zone->wait_table)
4346                 return -ENOMEM;
4347
4348         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4349                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4350
4351         return 0;
4352 }
4353
4354 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4355 {
4356         /*
4357          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4358          * relies on the ability of the linker to provide the
4359          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4360          */
4361         zone->pageset = &boot_pageset;
4362
4363         if (populated_zone(zone))
4364                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4365                         zone->name, zone->present_pages,
4366                                          zone_batchsize(zone));
4367 }
4368
4369 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4370                                         unsigned long zone_start_pfn,
4371                                         unsigned long size,
4372                                         enum memmap_context context)
4373 {
4374         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4375         int ret;
4376         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4377         if (ret)
4378                 return ret;
4379         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4380
4381         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4382
4383         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4384                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4385                         pgdat->node_id,
4386                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4387                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4388
4389         zone_init_free_lists(zone);
4390
4391         return 0;
4392 }
4393
4394 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4395 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4396 /*
4397  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4398  */
4399 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4400 {
4401         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4402         int nid;
4403         /*
4404          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4405          * when the kernel is running single-threaded.
4406          */
4407         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4408         static int __meminitdata last_nid;
4409
4410         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4411                 return last_nid;
4412
4413         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4414         if (nid != -1) {
4415                 last_start_pfn = start_pfn;
4416                 last_end_pfn = end_pfn;
4417                 last_nid = nid;
4418         }
4419
4420         return nid;
4421 }
4422 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4423
4424 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4425 {
4426         int nid;
4427
4428         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4429         if (nid >= 0)
4430                 return nid;
4431         /* just returns 0 */
4432         return 0;
4433 }
4434
4435 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4436 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4437 {
4438         int nid;
4439
4440         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4441         if (nid >= 0 && nid != node)
4442                 return false;
4443         return true;
4444 }
4445 #endif
4446
4447 /**
4448  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4449  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4450  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4451  *
4452  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4453  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4454  * memblock_free_early_nid() manually.
4455  */
4456 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4457 {
4458         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4459         int i, this_nid;
4460
4461         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4462                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4463                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4464
4465                 if (start_pfn < end_pfn)
4466                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4467                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4468                                         this_nid);
4469         }
4470 }
4471
4472 /**
4473  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4474  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4475  *
4476  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4477  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4478  */
4479 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4480 {
4481         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4482         int i, this_nid;
4483
4484         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4485                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4486 }
4487
4488 /**
4489  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4490  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4491  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4492  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4493  *
4494  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4495  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4496  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4497  * PFNs will be 0.
4498  */
4499 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4500                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4501 {
4502         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4503         int i;
4504
4505         *start_pfn = -1UL;
4506         *end_pfn = 0;
4507
4508         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4509                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4510                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4511         }
4512
4513         if (*start_pfn == -1UL)
4514                 *start_pfn = 0;
4515 }
4516
4517 /*
4518  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4519  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4520  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4521  */
4522 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4523 {
4524         int zone_index;
4525         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4526                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4527                         continue;
4528
4529                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4530                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4531                         break;
4532         }
4533
4534         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4535         movable_zone = zone_index;
4536 }
4537
4538 /*
4539  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4540  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4541  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4542  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4543  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4544  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4545  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4546  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4547  */
4548 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4549                                         unsigned long zone_type,
4550                                         unsigned long node_start_pfn,
4551                                         unsigned long node_end_pfn,
4552                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4553                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4554 {
4555         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4556         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4557                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4558                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4559                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4560                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4561                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4562
4563                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4564                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4565                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4566                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4567
4568                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4569                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4570                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4571         }
4572 }
4573
4574 /*
4575  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4576  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4577  */
4578 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4579                                         unsigned long zone_type,
4580                                         unsigned long node_start_pfn,
4581                                         unsigned long node_end_pfn,
4582                                         unsigned long *ignored)
4583 {
4584         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4585
4586         /* Get the start and end of the zone */
4587         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4588         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4589         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4590                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4591                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4592
4593         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4594         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4595                 return 0;
4596
4597         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4598         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4599         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4600
4601         /* Return the spanned pages */
4602         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4603 }
4604
4605 /*
4606  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4607  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4608  */
4609 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4610                                 unsigned long range_start_pfn,
4611                                 unsigned long range_end_pfn)
4612 {
4613         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4614         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4615         int i;
4616
4617         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4618                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4619                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4620                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4621         }
4622         return nr_absent;
4623 }
4624
4625 /**
4626  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4627  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4628  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4629  *
4630  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4631  */
4632 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4633                                                         unsigned long end_pfn)
4634 {
4635         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4636 }
4637
4638 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4639 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4640                                         unsigned long zone_type,
4641                                         unsigned long node_start_pfn,
4642                                         unsigned long node_end_pfn,
4643                                         unsigned long *ignored)
4644 {
4645         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4646         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4647         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4648
4649         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4650         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4651
4652         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4653                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4654                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4655         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4656 }
4657
4658 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4659 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4660                                         unsigned long zone_type,
4661                                         unsigned long node_start_pfn,
4662                                         unsigned long node_end_pfn,
4663                                         unsigned long *zones_size)
4664 {
4665         return zones_size[zone_type];
4666 }
4667
4668 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4669                                                 unsigned long zone_type,
4670                                                 unsigned long node_start_pfn,
4671                                                 unsigned long node_end_pfn,
4672                                                 unsigned long *zholes_size)
4673 {
4674         if (!zholes_size)
4675                 return 0;
4676
4677         return zholes_size[zone_type];
4678 }
4679
4680 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4681
4682 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4683                                                 unsigned long node_start_pfn,
4684                                                 unsigned long node_end_pfn,
4685                                                 unsigned long *zones_size,
4686                                                 unsigned long *zholes_size)
4687 {
4688         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4689         enum zone_type i;
4690
4691         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4692                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4693                                                          node_start_pfn,
4694                                                          node_end_pfn,
4695                                                          zones_size);
4696         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4697
4698         realtotalpages = totalpages;
4699         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4700                 realtotalpages -=
4701                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4702                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4703                                                   zholes_size);
4704         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4705         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4706                                                         realtotalpages);
4707 }
4708
4709 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4710 /*
4711  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4712  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4713  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4714  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4715  * bytes.
4716  */
4717 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4718 {
4719         unsigned long usemapsize;
4720
4721         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4722         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4723         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4724         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4725         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4726
4727         return usemapsize / 8;
4728 }
4729
4730 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4731                                 struct zone *zone,
4732                                 unsigned long zone_start_pfn,
4733                                 unsigned long zonesize)
4734 {
4735         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4736         zone->pageblock_flags = NULL;
4737         if (usemapsize)
4738                 zone->pageblock_flags =
4739                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4740                                                          pgdat->node_id);
4741 }
4742 #else
4743 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4744                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4745 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4746
4747 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4748
4749 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4750 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4751 {
4752         unsigned int order;
4753
4754         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4755         if (pageblock_order)
4756                 return;
4757
4758         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4759                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4760         else
4761                 order = MAX_ORDER - 1;
4762
4763         /*
4764          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4765          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4766          * powerpc.
4767          */
4768         pageblock_order = order;
4769 }
4770 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4771
4772 /*
4773  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4774  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4775  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4776  * the kernel config
4777  */
4778 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4779 {
4780 }
4781
4782 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4783
4784 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4785                                                    unsigned long present_pages)
4786 {
4787         unsigned long pages = spanned_pages;
4788
4789         /*
4790          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4791          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4792          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4793          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4794          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4795          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4796          */
4797         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4798             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4799                 pages = present_pages;
4800
4801         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4802 }
4803
4804 /*
4805  * Set up the zone data structures:
4806  *   - mark all pages reserved
4807  *   - mark all memory queues empty
4808  *   - clear the memory bitmaps
4809  *
4810  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4811  */
4812 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4813                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4814                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4815 {
4816         enum zone_type j;
4817         int nid = pgdat->node_id;
4818         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4819         int ret;
4820
4821         pgdat_resize_init(pgdat);
4822 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4823         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4824         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4825         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4826 #endif
4827         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4828         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4829         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4830
4831         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4832                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4833                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4834
4835                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4836                                                   node_end_pfn, zones_size);
4837                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4838                                                                 node_start_pfn,
4839                                                                 node_end_pfn,
4840                                                                 zholes_size);
4841
4842                 /*
4843                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4844                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4845                  * and per-cpu initialisations
4846                  */
4847                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4848                 if (freesize >= memmap_pages) {
4849                         freesize -= memmap_pages;
4850                         if (memmap_pages)
4851                                 printk(KERN_DEBUG
4852                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4853                                        zone_names[j], memmap_pages);
4854                 } else
4855                         printk(KERN_WARNING
4856                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4857                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4858
4859                 /* Account for reserved pages */
4860                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4861                         freesize -= dma_reserve;
4862                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4863                                         zone_names[0], dma_reserve);
4864                 }
4865
4866                 if (!is_highmem_idx(j))
4867                         nr_kernel_pages += freesize;
4868                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4869                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4870                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4871                 nr_all_pages += freesize;
4872
4873                 zone->spanned_pages = size;
4874                 zone->present_pages = realsize;
4875                 /*
4876                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4877                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4878                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4879                  */
4880                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4881 #ifdef CONFIG_NUMA
4882                 zone->node = nid;
4883                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4884                                                 / 100;
4885                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4886 #endif
4887                 zone->name = zone_names[j];
4888                 spin_lock_init(&zone->lock);
4889                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4890                 zone_seqlock_init(zone);
4891                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4892                 zone_pcp_init(zone);
4893
4894                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4895                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4896
4897                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4898                 if (!size)
4899                         continue;
4900
4901                 set_pageblock_order();
4902                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4903                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4904                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4905                 BUG_ON(ret);
4906                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4907                 zone_start_pfn += size;
4908         }
4909 }
4910
4911 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4912 {
4913         /* Skip empty nodes */
4914         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4915                 return;
4916
4917 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4918         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4919         if (!pgdat->node_mem_map) {
4920                 unsigned long size, start, end;
4921                 struct page *map;
4922
4923                 /*
4924                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4925                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4926                  * for the buddy allocator to function correctly.
4927                  */
4928                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4929                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4930                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4931                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4932                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4933                 if (!map)
4934                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4935                                                                pgdat->node_id);
4936                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4937         }
4938 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4939         /*
4940          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4941          */
4942         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4943                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4944 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4945                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4946                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4947 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4948         }
4949 #endif
4950 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4951 }
4952
4953 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4954                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4955 {
4956         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4957         unsigned long start_pfn = 0;
4958         unsigned long end_pfn = 0;
4959
4960         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4961         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4962
4963         pgdat->node_id = nid;
4964         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4965 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4966         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4967 #endif
4968         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4969                                   zones_size, zholes_size);
4970
4971         alloc_node_mem_map(pgdat);
4972 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4973         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4974                 nid, (unsigned long)pgdat,
4975                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4976 #endif
4977
4978         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4979                             zones_size, zholes_size);
4980 }
4981
4982 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4983
4984 #if MAX_NUMNODES > 1
4985 /*
4986  * Figure out the number of possible node ids.
4987  */
4988 void __init setup_nr_node_ids(void)
4989 {
4990         unsigned int node;
4991         unsigned int highest = 0;
4992
4993         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4994                 highest = node;
4995         nr_node_ids = highest + 1;
4996 }
4997 #endif
4998
4999 /**
5000  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5001  *
5002  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5003  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5004  * all the nodes.
5005  *
5006  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5007  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5008  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5009  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5010  *
5011  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5012  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5013  * populated node map.
5014  *
5015  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5016  * requirement (single node).
5017  */
5018 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5019 {
5020         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5021         unsigned long start, end, mask;
5022         int last_nid = -1;
5023         int i, nid;
5024
5025         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5026                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5027                         last_nid = nid;
5028                         last_end = end;
5029                         continue;
5030                 }
5031
5032                 /*
5033                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5034                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5035                  * too coarse to separate the current node from the last.
5036                  */
5037                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5038                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5039                         mask <<= 1;
5040
5041                 /* accumulate all internode masks */
5042                 accl_mask |= mask;
5043         }
5044
5045         /* convert mask to number of pages */
5046         return ~accl_mask + 1;
5047 }
5048
5049 /* Find the lowest pfn for a node */
5050 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5051 {
5052         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5053         unsigned long start_pfn;
5054         int i;
5055
5056         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5057                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5058
5059         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5060                 printk(KERN_WARNING
5061                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5062                 return 0;
5063         }
5064
5065         return min_pfn;
5066 }
5067
5068 /**
5069  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5070  *
5071  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5072  * memblock_set_node().
5073  */
5074 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5075 {
5076         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5077 }
5078
5079 /*
5080  * early_calculate_totalpages()
5081  * Sum pages in active regions for movable zone.
5082  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5083  */
5084 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5085 {
5086         unsigned long totalpages = 0;
5087         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5088         int i, nid;
5089
5090         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5091                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5092
5093                 totalpages += pages;
5094                 if (pages)
5095                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5096         }
5097         return totalpages;
5098 }
5099
5100 /*
5101  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5102  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5103  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5104  * others
5105  */
5106 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5107 {
5108         int i, nid;
5109         unsigned long usable_startpfn;
5110         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5111         /* save the state before borrow the nodemask */
5112         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5113         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5114         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5115         struct memblock_region *r;
5116
5117         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5118         find_usable_zone_for_movable();
5119
5120         /*
5121          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5122          * options.
5123          */
5124         if (movable_node_is_enabled()) {
5125                 for_each_memblock(memory, r) {
5126                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5127                                 continue;
5128
5129                         nid = r->nid;
5130
5131                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5132                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5133                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5134                                 usable_startpfn;
5135                 }
5136
5137                 goto out2;
5138         }
5139
5140         /*
5141          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5142          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5143          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5144          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5145          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5146          * what movablecore would have allowed.
5147          */
5148         if (required_movablecore) {
5149                 unsigned long corepages;
5150
5151                 /*
5152                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5153                  * was requested by the user
5154                  */
5155                 required_movablecore =
5156                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5157                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5158
5159                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5160         }
5161
5162         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5163         if (!required_kernelcore)
5164                 goto out;
5165
5166         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5167         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5168
5169 restart:
5170         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5171         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5172         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5173                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5174
5175                 /*
5176                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5177                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5178                  * amount of memory for the kernel
5179                  */
5180                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5181                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5182
5183                 /*
5184                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5185                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5186                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5187                  */
5188                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5189
5190                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5191                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5192                         unsigned long size_pages;
5193
5194                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5195                         if (start_pfn >= end_pfn)
5196                                 continue;
5197
5198                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5199                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5200                                 unsigned long kernel_pages;
5201                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5202                                                                 - start_pfn;
5203
5204                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5205                                                         kernelcore_remaining);
5206                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5207                                                         required_kernelcore);
5208
5209                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5210                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5211
5212                                         /*
5213                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5214                                          * that if we have to rebalance
5215                                          * kernelcore across nodes, we will
5216                                          * not double account here
5217                                          */
5218                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5219                                         continue;
5220                                 }
5221                                 start_pfn = usable_startpfn;
5222                         }
5223
5224                         /*
5225                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5226                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5227                          * number of pages used as kernelcore
5228                          */
5229                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5230                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5231                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5232                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5233
5234                         /*
5235                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5236                          * break if the kernelcore for this node has been
5237                          * satisfied
5238                          */
5239                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5240                                                                 size_pages);
5241                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5242                         if (!kernelcore_remaining)
5243                                 break;
5244                 }
5245         }
5246
5247         /*
5248          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5249          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5250          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5251          * satisfied
5252          */
5253         usable_nodes--;
5254         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5255                 goto restart;
5256
5257 out2:
5258         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5259         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5260                 zone_movable_pfn[nid] =
5261                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5262
5263 out:
5264         /* restore the node_state */
5265         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5266 }
5267
5268 /* Any regular or high memory on that node ? */
5269 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5270 {
5271         enum zone_type zone_type;
5272
5273         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5274                 return;
5275
5276         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5277                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5278                 if (populated_zone(zone)) {
5279                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5280                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5281                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5282                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5283                         break;
5284                 }
5285         }
5286 }
5287
5288 /**
5289  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5290  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5291  *
5292  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5293  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5294  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5295  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5296  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5297  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5298  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5299  * at arch_max_dma_pfn.
5300  */
5301 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5302 {
5303         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5304         int i, nid;
5305
5306         /* Record where the zone boundaries are */
5307         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5308                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5309         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5310                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5311         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5312         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5313         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5314                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5315                         continue;
5316                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5317                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5318                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5319                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5320         }
5321         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5322         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5323
5324         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5325         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5326         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5327
5328         /* Print out the zone ranges */
5329         printk("Zone ranges:\n");
5330         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5331                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5332                         continue;
5333                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5334                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5335                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5336                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5337                 else
5338                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5339                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5340                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5341                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5342         }
5343
5344         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5345         printk("Movable zone start for each node\n");
5346         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5347                 if (zone_movable_pfn[i])
5348                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5349                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5350         }
5351
5352         /* Print out the early node map */
5353         printk("Early memory node ranges\n");
5354         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5355                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5356                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5357
5358         /* Initialise every node */
5359         mminit_verify_pageflags_layout();
5360         setup_nr_node_ids();
5361         for_each_online_node(nid) {
5362                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5363                 free_area_init_node(nid, NULL,
5364                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5365
5366                 /* Any memory on that node */
5367                 if (pgdat->node_present_pages)
5368                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5369                 check_for_memory(pgdat, nid);
5370         }
5371 }
5372
5373 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5374 {
5375         unsigned long long coremem;
5376         if (!p)
5377                 return -EINVAL;
5378
5379         coremem = memparse(p, &p);
5380         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5381
5382         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5383         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5384
5385         return 0;
5386 }
5387
5388 /*
5389  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5390  * cannot be reclaimed or migrated.
5391  */
5392 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5393 {
5394         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5395 }
5396
5397 /*
5398  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5399  * can be reclaimed or migrated.
5400  */
5401 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5402 {
5403         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5404 }
5405
5406 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5407 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5408
5409 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5410
5411 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5412 {
5413         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5414         page_zone(page)->managed_pages += count;
5415         totalram_pages += count;
5416 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5417         if (PageHighMem(page))
5418                 totalhigh_pages += count;
5419 #endif
5420         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5421 }
5422 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5423
5424 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5425 {
5426         void *pos;
5427         unsigned long pages = 0;
5428
5429         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5430         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5431         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5432                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5433                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5434                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5435         }
5436
5437         if (pages && s)
5438                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5439                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5440
5441         return pages;
5442 }
5443 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5444
5445 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5446 void free_highmem_page(struct page *page)
5447 {
5448         __free_reserved_page(page);
5449         totalram_pages++;
5450         page_zone(page)->managed_pages++;
5451         totalhigh_pages++;
5452 }
5453 #endif
5454
5455
5456 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5457 {
5458         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5459         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5460
5461         physpages = get_num_physpages();
5462         codesize = _etext - _stext;
5463         datasize = _edata - _sdata;
5464         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5465         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5466         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5467         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5468
5469         /*
5470          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5471          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5472          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5473          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5474          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5475          */
5476 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5477         do { \
5478                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5479                         size -= adj; \
5480         } while (0)
5481
5482         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5483                      _sinittext, init_code_size);
5484         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5485         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5486         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5487         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5488
5489 #undef  adj_init_size
5490
5491         printk("Memory: %luK/%luK available "
5492                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5493                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5494 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5495                ", %luK highmem"
5496 #endif
5497                "%s%s)\n",
5498                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5499                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5500                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5501                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5502 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5503                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5504 #endif
5505                str ? ", " : "", str ? str : "");
5506 }
5507
5508 /**
5509  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5510  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5511  *
5512  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5513  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5514  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5515  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5516  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5517  * smaller per-cpu batchsize.
5518  */
5519 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5520 {
5521         dma_reserve = new_dma_reserve;
5522 }
5523
5524 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5525 {
5526         free_area_init_node(0, zones_size,
5527                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5528 }
5529
5530 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5531                                  unsigned long action, void *hcpu)
5532 {
5533         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5534
5535         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5536                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5537                 drain_pages(cpu);
5538
5539                 /*
5540                  * Spill the event counters of the dead processor
5541                  * into the current processors event counters.
5542                  * This artificially elevates the count of the current
5543                  * processor.
5544                  */
5545                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5546
5547                 /*
5548                  * Zero the differential counters of the dead processor
5549                  * so that the vm statistics are consistent.
5550                  *
5551                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5552                  * race with what we are doing.
5553                  */
5554                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5555         }
5556         return NOTIFY_OK;
5557 }
5558
5559 void __init page_alloc_init(void)
5560 {
5561         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5562 }
5563
5564 /*
5565  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5566  *      or min_free_kbytes changes.
5567  */
5568 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5569 {
5570         struct pglist_data *pgdat;
5571         unsigned long reserve_pages = 0;
5572         enum zone_type i, j;
5573
5574         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5575                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5576                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5577                         unsigned long max = 0;
5578
5579                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5580                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5581                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5582                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5583                         }
5584
5585                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5586                         max += high_wmark_pages(zone);
5587
5588                         if (max > zone->managed_pages)
5589                                 max = zone->managed_pages;
5590                         reserve_pages += max;
5591                         /*
5592                          * Lowmem reserves are not available to
5593                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5594                          * kswapd tries to balance zones to their high
5595                          * watermark.  As a result, neither should be
5596                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5597                          * situation where reclaim has to clean pages
5598                          * in order to balance the zones.
5599                          */
5600                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5601                 }
5602         }
5603         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5604         totalreserve_pages = reserve_pages;
5605 }
5606
5607 /*
5608  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5609  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5610  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5611  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5612  */
5613 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5614 {
5615         struct pglist_data *pgdat;
5616         enum zone_type j, idx;
5617
5618         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5619                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5620                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5621                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5622
5623                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5624
5625                         idx = j;
5626                         while (idx) {
5627                                 struct zone *lower_zone;
5628
5629                                 idx--;
5630
5631                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5632                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5633
5634                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5635                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5636                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5637                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5638                         }
5639                 }
5640         }
5641
5642         /* update totalreserve_pages */
5643         calculate_totalreserve_pages();
5644 }
5645
5646 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5647 {
5648         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5649         unsigned long lowmem_pages = 0;
5650         struct zone *zone;
5651         unsigned long flags;
5652
5653         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5654         for_each_zone(zone) {
5655                 if (!is_highmem(zone))
5656                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5657         }
5658
5659         for_each_zone(zone) {
5660                 u64 tmp;
5661
5662                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5663                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5664                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5665                 if (is_highmem(zone)) {
5666                         /*
5667                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5668                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5669                          * value here.
5670                          *
5671                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5672                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5673                          * not be capped for highmem.
5674                          */
5675                         unsigned long min_pages;
5676
5677                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5678                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5679                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5680                 } else {
5681                         /*
5682                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5683                          * proportionate to the zone's size.
5684                          */
5685                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5686                 }
5687
5688                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5689                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5690
5691                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5692                                       high_wmark_pages(zone) -
5693                                       low_wmark_pages(zone) -
5694                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5695
5696                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5697                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5698         }
5699
5700         /* update totalreserve_pages */
5701         calculate_totalreserve_pages();
5702 }
5703
5704 /**
5705  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5706  * or when memory is hot-{added|removed}
5707  *
5708  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5709  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5710  */
5711 void setup_per_zone_wmarks(void)
5712 {
5713         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5714         __setup_per_zone_wmarks();
5715         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5716 }
5717
5718 /*
5719  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5720  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5721  * to be referenced again before it is swapped out.
5722  *
5723  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5724  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5725  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5726  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5727  *
5728  * total     target    max
5729  * memory    ratio     inactive anon
5730  * -------------------------------------
5731  *   10MB       1         5MB
5732  *  100MB       1        50MB
5733  *    1GB       3       250MB
5734  *   10GB      10       0.9GB
5735  *  100GB      31         3GB
5736  *    1TB     101        10GB
5737  *   10TB     320        32GB
5738  */
5739 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5740 {
5741         unsigned int gb, ratio;
5742
5743         /* Zone size in gigabytes */
5744         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5745         if (gb)
5746                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5747         else
5748                 ratio = 1;
5749
5750         zone->inactive_ratio = ratio;
5751 }
5752
5753 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5754 {
5755         struct zone *zone;
5756
5757         for_each_zone(zone)
5758                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5759 }
5760
5761 /*
5762  * Initialise min_free_kbytes.
5763  *
5764  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5765  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5766  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5767  *
5768  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5769  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5770  *
5771  * which yields
5772  *
5773  * 16MB:        512k
5774  * 32MB:        724k
5775  * 64MB:        1024k
5776  * 128MB:       1448k
5777  * 256MB:       2048k
5778  * 512MB:       2896k
5779  * 1024MB:      4096k
5780  * 2048MB:      5792k
5781  * 4096MB:      8192k
5782  * 8192MB:      11584k
5783  * 16384MB:     16384k
5784  */
5785 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5786 {
5787         unsigned long lowmem_kbytes;
5788         int new_min_free_kbytes;
5789
5790         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5791         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5792
5793         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5794                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5795                 if (min_free_kbytes < 128)
5796                         min_free_kbytes = 128;
5797                 if (min_free_kbytes > 65536)
5798                         min_free_kbytes = 65536;
5799         } else {
5800                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5801                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5802         }
5803         setup_per_zone_wmarks();
5804         refresh_zone_stat_thresholds();
5805         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5806         setup_per_zone_inactive_ratio();
5807         return 0;
5808 }
5809 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5810
5811 /*
5812  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5813  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5814  *      changes.
5815  */
5816 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5817         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5818 {
5819         int rc;
5820
5821         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5822         if (rc)
5823                 return rc;
5824
5825         if (write) {
5826                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5827                 setup_per_zone_wmarks();
5828         }
5829         return 0;
5830 }
5831
5832 #ifdef CONFIG_NUMA
5833 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5834         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5835 {
5836         struct zone *zone;
5837         int rc;
5838
5839         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5840         if (rc)
5841                 return rc;
5842
5843         for_each_zone(zone)
5844                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5845                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5846         return 0;
5847 }
5848
5849 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5850         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5851 {
5852         struct zone *zone;
5853         int rc;
5854
5855         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5856         if (rc)
5857                 return rc;
5858
5859         for_each_zone(zone)
5860                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5861                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5862         return 0;
5863 }
5864 #endif
5865
5866 /*
5867  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5868  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5869  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5870  *
5871  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5872  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5873  * if in function of the boot time zone sizes.
5874  */
5875 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5876         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5877 {
5878         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5879         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5880         return 0;
5881 }
5882
5883 /*
5884  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5885  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5886  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5887  */
5888 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5889         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5890 {
5891         struct zone *zone;
5892         int old_percpu_pagelist_fraction;
5893         int ret;
5894
5895         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5896         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5897
5898         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5899         if (!write || ret < 0)
5900                 goto out;
5901
5902         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5903         if (percpu_pagelist_fraction &&
5904             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5905                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5906                 ret = -EINVAL;
5907                 goto out;
5908         }
5909
5910         /* No change? */
5911         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5912                 goto out;
5913
5914         for_each_populated_zone(zone) {
5915                 unsigned int cpu;
5916
5917                 for_each_possible_cpu(cpu)
5918                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5919                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5920         }
5921 out:
5922         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5923         return ret;
5924 }
5925
5926 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5927
5928 #ifdef CONFIG_NUMA
5929 static int __init set_hashdist(char *str)
5930 {
5931         if (!str)
5932                 return 0;
5933         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5934         return 1;
5935 }
5936 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5937 #endif
5938
5939 /*
5940  * allocate a large system hash table from bootmem
5941  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5942  *   quantity of entries
5943  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5944  */
5945 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5946                                      unsigned long bucketsize,
5947                                      unsigned long numentries,
5948                                      int scale,
5949                                      int flags,
5950                                      unsigned int *_hash_shift,
5951                                      unsigned int *_hash_mask,
5952                                      unsigned long low_limit,
5953                                      unsigned long high_limit)
5954 {
5955         unsigned long long max = high_limit;
5956         unsigned long log2qty, size;
5957         void *table = NULL;
5958
5959         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5960         if (!numentries) {
5961                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5962                 numentries = nr_kernel_pages;
5963
5964                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5965                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5966                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5967
5968                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5969                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5970                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5971                 else
5972                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5973
5974                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5975                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5976                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5977                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5978                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5979                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5980                                 BUG_ON(!numentries);
5981                         }
5982                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5983                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5984         }
5985         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5986
5987         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5988         if (max == 0) {
5989                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5990                 do_div(max, bucketsize);
5991         }
5992         max = min(max, 0x80000000ULL);
5993
5994         if (numentries < low_limit)
5995                 numentries = low_limit;
5996         if (numentries > max)
5997                 numentries = max;
5998
5999         log2qty = ilog2(numentries);
6000
6001         do {
6002                 size = bucketsize << log2qty;
6003                 if (flags & HASH_EARLY)
6004                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6005                 else if (hashdist)
6006                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6007                 else {
6008                         /*
6009                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6010                          * some pages at the end of hash table which
6011                          * alloc_pages_exact() automatically does
6012                          */
6013                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6014                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6015                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6016                         }
6017                 }
6018         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6019
6020         if (!table)
6021                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6022
6023         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6024                tablename,
6025                (1UL << log2qty),
6026                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6027                size);
6028
6029         if (_hash_shift)
6030                 *_hash_shift = log2qty;
6031         if (_hash_mask)
6032                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6033
6034         return table;
6035 }
6036
6037 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6038 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6039                                                         unsigned long pfn)
6040 {
6041 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6042         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6043 #else
6044         return zone->pageblock_flags;
6045 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6046 }
6047
6048 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6049 {
6050 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6051         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6052         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6053 #else
6054         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6055         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6056 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6057 }
6058
6059 /**
6060  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6061  * @page: The page within the block of interest
6062  * @pfn: Page Number of the page
6063  * @end_bitidx: The last bit of interest
6064  * @mask: The mask for flags
6065  * returns pageblock_bits flags
6066  */
6067 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6068                                         unsigned long end_bitidx,
6069                                         unsigned long mask)
6070 {
6071         struct zone *zone;
6072         unsigned long *bitmap;
6073         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6074         unsigned long word;
6075
6076         zone = page_zone(page);
6077         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6078         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6079         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6080         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6081
6082         word = bitmap[word_bitidx];
6083         bitidx += end_bitidx;
6084         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6085 }
6086
6087 /**
6088  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6089  * @page: The page within the block of interest
6090  * @flags: The flags to set
6091  * @pfn: Page Number of the page
6092  * @end_bitidx: The last bit of interest
6093  * @mask: The mask for flags
6094  */
6095 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6096                                         unsigned long pfn,
6097                                         unsigned long end_bitidx,
6098                                         unsigned long mask)
6099 {
6100         struct zone *zone;
6101         unsigned long *bitmap;
6102         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6103         unsigned long old_word, word;
6104
6105         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6106
6107         zone = page_zone(page);
6108         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6109         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6110         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6111         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6112
6113         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6114
6115         bitidx += end_bitidx;
6116         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6117         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6118
6119         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6120         for (;;) {
6121                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6122                 if (word == old_word)
6123                         break;
6124                 word = old_word;
6125         }
6126 }
6127
6128 /*
6129  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6130  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6131  *
6132  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6133  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6134  * expect this function should be exact.
6135  */
6136 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6137                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6138 {
6139         unsigned long pfn, iter, found;
6140         int mt;
6141
6142         /*
6143          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6144          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6145          */
6146         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6147                 return false;
6148         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6149         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6150                 return false;
6151
6152         pfn = page_to_pfn(page);
6153         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6154                 unsigned long check = pfn + iter;
6155
6156                 if (!pfn_valid_within(check))
6157                         continue;
6158
6159                 page = pfn_to_page(check);
6160
6161                 /*
6162                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6163                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6164                  * handle each tail page individually in migration.
6165                  */
6166                 if (PageHuge(page)) {
6167                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6168                         continue;
6169                 }
6170
6171                 /*
6172                  * We can't use page_count without pin a page
6173                  * because another CPU can free compound page.
6174                  * This check already skips compound tails of THP
6175                  * because their page->_count is zero at all time.
6176                  */
6177                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6178                         if (PageBuddy(page))
6179                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6180                         continue;
6181                 }
6182
6183                 /*
6184                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6185                  * page_count() is not 0.
6186                  */
6187                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6188                         continue;
6189
6190                 if (!PageLRU(page))
6191                         found++;
6192                 /*
6193                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6194                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6195                  * and it still to be fixed.
6196                  */
6197                 /*
6198                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6199                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6200                  *
6201                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6202                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6203                  * page at boot.
6204                  */
6205                 if (found > count)
6206                         return true;
6207         }
6208         return false;
6209 }
6210
6211 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6212 {
6213         struct zone *zone;
6214         unsigned long pfn;
6215
6216         /*
6217          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6218          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6219          * the zone but still within the section.
6220          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6221          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6222          */
6223         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6224                 return false;
6225
6226         zone = page_zone(page);
6227         pfn = page_to_pfn(page);
6228         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6229                 return false;
6230
6231         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6232 }
6233
6234 #ifdef CONFIG_CMA
6235
6236 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6237 {
6238         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6239                              pageblock_nr_pages) - 1);
6240 }
6241
6242 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6243 {
6244         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6245                                 pageblock_nr_pages));
6246 }
6247
6248 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6249 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6250                                         unsigned long start, unsigned long end)
6251 {
6252         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6253         unsigned long nr_reclaimed;
6254         unsigned long pfn = start;
6255         unsigned int tries = 0;
6256         int ret = 0;
6257
6258         migrate_prep();
6259
6260         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6261                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6262                         ret = -EINTR;
6263                         break;
6264                 }
6265
6266                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6267                         cc->nr_migratepages = 0;
6268                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6269                                                          pfn, end, true);
6270                         if (!pfn) {
6271                                 ret = -EINTR;
6272                                 break;
6273                         }
6274                         tries = 0;
6275                 } else if (++tries == 5) {
6276                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6277                         break;
6278                 }
6279
6280                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6281                                                         &cc->migratepages);
6282                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6283
6284                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6285                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6286         }
6287         if (ret < 0) {
6288                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6289                 return ret;
6290         }
6291         return 0;
6292 }
6293
6294 /**
6295  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6296  * @start:      start PFN to allocate
6297  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6298  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6299  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6300  *                      in range must have the same migratetype and it must
6301  *                      be either of the two.
6302  *
6303  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6304  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6305  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6306  * pages fall in.
6307  *
6308  * The PFN range must belong to a single zone.
6309  *
6310  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6311  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6312  * need to be freed with free_contig_range().
6313  */
6314 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6315                        unsigned migratetype)
6316 {
6317         unsigned long outer_start, outer_end;
6318         int ret = 0, order;
6319
6320         struct compact_control cc = {
6321                 .nr_migratepages = 0,
6322                 .order = -1,
6323                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6324                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6325                 .ignore_skip_hint = true,
6326         };
6327         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6328
6329         /*
6330          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6331          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6332          * have different sizes, and due to the way page allocator
6333          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6334          * that page allocator won't try to merge buddies from
6335          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6336          * other migration type.
6337          *
6338          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6339          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6340          * we are interested in).  This will put all the pages in
6341          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6342          *
6343          * When this is done, we take the pages in range from page
6344          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6345          * page allocator will never consider using them.
6346          *
6347          * This lets us mark the pageblocks back as
6348          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6349          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6350          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6351          */
6352
6353         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6354                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6355                                        false);
6356         if (ret)
6357                 return ret;
6358
6359         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6360         if (ret)
6361                 goto done;
6362
6363         /*
6364          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6365          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6366          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6367          * What we are going to do is to allocate all pages from
6368          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6369          *
6370          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6371          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6372          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6373          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6374          * once this is done free the pages we are not interested in.
6375          *
6376          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6377          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6378          */
6379
6380         lru_add_drain_all();
6381         drain_all_pages();
6382
6383         order = 0;
6384         outer_start = start;
6385         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6386                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6387                         ret = -EBUSY;
6388                         goto done;
6389                 }
6390                 outer_start &= ~0UL << order;
6391         }
6392
6393         /* Make sure the range is really isolated. */
6394         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6395                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6396                        outer_start, end);
6397                 ret = -EBUSY;
6398                 goto done;
6399         }
6400
6401
6402         /* Grab isolated pages from freelists. */
6403         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6404         if (!outer_end) {
6405                 ret = -EBUSY;
6406                 goto done;
6407         }
6408
6409         /* Free head and tail (if any) */
6410         if (start != outer_start)
6411                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6412         if (end != outer_end)
6413                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6414
6415 done:
6416         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6417                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6418         return ret;
6419 }
6420
6421 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6422 {
6423         unsigned int count = 0;
6424
6425         for (; nr_pages--; pfn++) {
6426                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6427
6428                 count += page_count(page) != 1;
6429                 __free_page(page);
6430         }
6431         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6432 }
6433 #endif
6434
6435 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6436 /*
6437  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6438  * page high values need to be recalulated.
6439  */
6440 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6441 {
6442         unsigned cpu;
6443         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6444         for_each_possible_cpu(cpu)
6445                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6446                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6447         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6448 }
6449 #endif
6450
6451 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6452 {
6453         unsigned long flags;
6454         int cpu;
6455         struct per_cpu_pageset *pset;
6456
6457         /* avoid races with drain_pages()  */
6458         local_irq_save(flags);
6459         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6460                 for_each_online_cpu(cpu) {
6461                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6462                         drain_zonestat(zone, pset);
6463                 }
6464                 free_percpu(zone->pageset);
6465                 zone->pageset = &boot_pageset;
6466         }
6467         local_irq_restore(flags);
6468 }
6469
6470 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6471 /*
6472  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6473  */
6474 void
6475 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6476 {
6477         struct page *page;
6478         struct zone *zone;
6479         unsigned int order, i;
6480         unsigned long pfn;
6481         unsigned long flags;
6482         /* find the first valid pfn */
6483         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6484                 if (pfn_valid(pfn))
6485                         break;
6486         if (pfn == end_pfn)
6487                 return;
6488         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6489         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6490         pfn = start_pfn;
6491         while (pfn < end_pfn) {
6492                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6493                         pfn++;
6494                         continue;
6495                 }
6496                 page = pfn_to_page(pfn);
6497                 /*
6498                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6499                  * page_count() is not 0.
6500                  */
6501                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6502                         pfn++;
6503                         SetPageReserved(page);
6504                         continue;
6505                 }
6506
6507                 BUG_ON(page_count(page));
6508                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6509                 order = page_order(page);
6510 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6511                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6512                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6513 #endif
6514                 list_del(&page->lru);
6515                 rmv_page_order(page);
6516                 zone->free_area[order].nr_free--;
6517                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6518                         SetPageReserved((page+i));
6519                 pfn += (1 << order);
6520         }
6521         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6522 }
6523 #endif
6524
6525 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6526 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6527 {
6528         struct zone *zone = page_zone(page);
6529         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6530         unsigned long flags;
6531         unsigned int order;
6532
6533         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6534         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6535                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6536
6537                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6538                         break;
6539         }
6540         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6541
6542         return order < MAX_ORDER;
6543 }
6544 #endif
6545
6546 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6547         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6548         {1UL << PG_error,               "error"         },
6549         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6550         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6551         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6552         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6553         {1UL << PG_active,              "active"        },
6554         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6555         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6556         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6557         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6558         {1UL << PG_private,             "private"       },
6559         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6560         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6561 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6562         {1UL << PG_head,                "head"          },
6563         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6564 #else
6565         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6566 #endif
6567         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6568         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6569         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6570         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6571         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6572 #ifdef CONFIG_MMU
6573         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6574 #endif
6575 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6576         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6577 #endif
6578 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6579         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6580 #endif
6581 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6582         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6583 #endif
6584 };
6585
6586 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6587 {
6588         const char *delim = "";
6589         unsigned long mask;
6590         int i;
6591
6592         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6593
6594         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6595
6596         /* remove zone id */
6597         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6598
6599         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6600
6601                 mask = pageflag_names[i].mask;
6602                 if ((flags & mask) != mask)
6603                         continue;
6604
6605                 flags &= ~mask;
6606                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6607                 delim = "|";
6608         }
6609
6610         /* check for left over flags */
6611         if (flags)
6612                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6613
6614         printk(")\n");
6615 }
6616
6617 void dump_page_badflags(struct page *page, const char *reason,
6618                 unsigned long badflags)
6619 {
6620         printk(KERN_ALERT
6621                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6622                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6623                 page->mapping, page->index);
6624         dump_page_flags(page->flags);
6625         if (reason)
6626                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6627         if (page->flags & badflags) {
6628                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6629                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6630         }
6631         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6632 }
6633
6634 void dump_page(struct page *page, const char *reason)
6635 {
6636         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6637 }
6638 EXPORT_SYMBOL(dump_page);