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