]> git.karo-electronics.de Git - linux-beck.git/blob - mm/page_alloc.c
mm: page_alloc: do not cache reclaim distances
[linux-beck.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
299                 unsigned long bad_flags)
300 {
301         static unsigned long resume;
302         static unsigned long nr_shown;
303         static unsigned long nr_unshown;
304
305         /* Don't complain about poisoned pages */
306         if (PageHWPoison(page)) {
307                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
308                 return;
309         }
310
311         /*
312          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
313          * or allow a steady drip of one report per second.
314          */
315         if (nr_shown == 60) {
316                 if (time_before(jiffies, resume)) {
317                         nr_unshown++;
318                         goto out;
319                 }
320                 if (nr_unshown) {
321                         printk(KERN_ALERT
322                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
323                                 nr_unshown);
324                         nr_unshown = 0;
325                 }
326                 nr_shown = 0;
327         }
328         if (nr_shown++ == 0)
329                 resume = jiffies + 60 * HZ;
330
331         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
332                 current->comm, page_to_pfn(page));
333         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
334
335         print_modules();
336         dump_stack();
337 out:
338         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
339         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
340         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
341 }
342
343 /*
344  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
345  *
346  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
347  *
348  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
349  *
350  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
351  * pointing at the head page.
352  *
353  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
354  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
355  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
356  */
357
358 static void free_compound_page(struct page *page)
359 {
360         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
361 }
362
363 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
364 {
365         int i;
366         int nr_pages = 1 << order;
367
368         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
369         set_compound_order(page, order);
370         __SetPageHead(page);
371         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
372                 struct page *p = page + i;
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
376                 smp_wmb();
377                 __SetPageTail(p);
378         }
379 }
380
381 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
382 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
383 {
384         int i;
385         int nr_pages = 1 << order;
386         int bad = 0;
387
388         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
389                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
390                 bad++;
391         }
392
393         __ClearPageHead(page);
394
395         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
396                 struct page *p = page + i;
397
398                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
399                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
400                         bad++;
401                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
402                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
403                         bad++;
404                 }
405                 __ClearPageTail(p);
406         }
407
408         return bad;
409 }
410
411 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
412 {
413         int i;
414
415         /*
416          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
417          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
418          */
419         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
420         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
421                 clear_highpage(page + i);
422 }
423
424 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
425 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
426
427 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
428 {
429         unsigned long res;
430
431         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
432                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
433                 return 0;
434         }
435         _debug_guardpage_minorder = res;
436         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
437         return 0;
438 }
439 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
440
441 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
442 {
443         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
444 }
445
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
447 {
448         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
449 }
450 #else
451 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
452 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
453 #endif
454
455 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
456 {
457         set_page_private(page, order);
458         __SetPageBuddy(page);
459 }
460
461 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
462 {
463         __ClearPageBuddy(page);
464         set_page_private(page, 0);
465 }
466
467 /*
468  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
469  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
470  *
471  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
472  * the following equation:
473  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
474  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
475  * 1 buddy is #10:
476  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
477  *
478  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
479  * satisfies the following equation:
480  *     P = B & ~(1 << O)
481  *
482  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
483  */
484 static inline unsigned long
485 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
486 {
487         return page_idx ^ (1 << order);
488 }
489
490 /*
491  * This function checks whether a page is free && is the buddy
492  * we can do coalesce a page and its buddy if
493  * (a) the buddy is not in a hole &&
494  * (b) the buddy is in the buddy system &&
495  * (c) a page and its buddy have the same order &&
496  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
497  *
498  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
499  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
500  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
501  * serialized by zone->lock.
502  *
503  * For recording page's order, we use page_private(page).
504  */
505 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
506                                                                 int order)
507 {
508         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
509                 return 0;
510
511         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(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                 return 1;
517         }
518
519         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
520                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
521                 return 1;
522         }
523         return 0;
524 }
525
526 /*
527  * Freeing function for a buddy system allocator.
528  *
529  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
530  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
531  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
532  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
533  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
534  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
535  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
536  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
537  * parts of the VM system.
538  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
539  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
540  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
541  * field.
542  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
543  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
544  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
545  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
546  * triggers coalescing into a block of larger size.
547  *
548  * -- nyc
549  */
550
551 static inline void __free_one_page(struct page *page,
552                 struct zone *zone, unsigned int order,
553                 int migratetype)
554 {
555         unsigned long page_idx;
556         unsigned long combined_idx;
557         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
558         struct page *buddy;
559
560         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
561
562         if (unlikely(PageCompound(page)))
563                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
564                         return;
565
566         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
567
568         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
569
570         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
571         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
572
573         while (order < MAX_ORDER-1) {
574                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
575                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
576                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
577                         break;
578                 /*
579                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
580                  * merge with it and move up one order.
581                  */
582                 if (page_is_guard(buddy)) {
583                         clear_page_guard_flag(buddy);
584                         set_page_private(page, 0);
585                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
586                                                   migratetype);
587                 } else {
588                         list_del(&buddy->lru);
589                         zone->free_area[order].nr_free--;
590                         rmv_page_order(buddy);
591                 }
592                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
593                 page = page + (combined_idx - page_idx);
594                 page_idx = combined_idx;
595                 order++;
596         }
597         set_page_order(page, order);
598
599         /*
600          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
601          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
602          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
603          * that is happening, add the free page to the tail of the list
604          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
605          * as a higher order page
606          */
607         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
608                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
609                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
610                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
611                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
612                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
613                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
614                         list_add_tail(&page->lru,
615                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
616                         goto out;
617                 }
618         }
619
620         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
621 out:
622         zone->free_area[order].nr_free++;
623 }
624
625 static inline int free_pages_check(struct page *page)
626 {
627         const char *bad_reason = NULL;
628         unsigned long bad_flags = 0;
629
630         if (unlikely(page_mapcount(page)))
631                 bad_reason = "nonzero mapcount";
632         if (unlikely(page->mapping != NULL))
633                 bad_reason = "non-NULL mapping";
634         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
635                 bad_reason = "nonzero _count";
636         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
637                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
638                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
639         }
640         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
641                 bad_reason = "cgroup check failed";
642         if (unlikely(bad_reason)) {
643                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
644                 return 1;
645         }
646         page_cpupid_reset_last(page);
647         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
648                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
649         return 0;
650 }
651
652 /*
653  * Frees a number of pages from the PCP lists
654  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
655  * count is the number of pages to free.
656  *
657  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
658  * see if this freeing clears that state.
659  *
660  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
661  * pinned" detection logic.
662  */
663 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
664                                         struct per_cpu_pages *pcp)
665 {
666         int migratetype = 0;
667         int batch_free = 0;
668         int to_free = count;
669
670         spin_lock(&zone->lock);
671         zone->pages_scanned = 0;
672
673         while (to_free) {
674                 struct page *page;
675                 struct list_head *list;
676
677                 /*
678                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
679                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
680                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
681                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
682                  * lists
683                  */
684                 do {
685                         batch_free++;
686                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
687                                 migratetype = 0;
688                         list = &pcp->lists[migratetype];
689                 } while (list_empty(list));
690
691                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
692                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
693                         batch_free = to_free;
694
695                 do {
696                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
697
698                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
699                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
700                         list_del(&page->lru);
701                         mt = get_freepage_migratetype(page);
702                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
703                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
704                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
705                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
706                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
707                                 if (is_migrate_cma(mt))
708                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
709                         }
710                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
711         }
712         spin_unlock(&zone->lock);
713 }
714
715 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
716                                 int migratetype)
717 {
718         spin_lock(&zone->lock);
719         zone->pages_scanned = 0;
720
721         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
722         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
723                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
724         spin_unlock(&zone->lock);
725 }
726
727 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
728 {
729         int i;
730         int bad = 0;
731
732         trace_mm_page_free(page, order);
733         kmemcheck_free_shadow(page, order);
734
735         if (PageAnon(page))
736                 page->mapping = NULL;
737         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
738                 bad += free_pages_check(page + i);
739         if (bad)
740                 return false;
741
742         if (!PageHighMem(page)) {
743                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
744                                            PAGE_SIZE << order);
745                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
746                                            PAGE_SIZE << order);
747         }
748         arch_free_page(page, order);
749         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
750
751         return true;
752 }
753
754 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
755 {
756         unsigned long flags;
757         int migratetype;
758
759         if (!free_pages_prepare(page, order))
760                 return;
761
762         local_irq_save(flags);
763         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
764         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
765         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
766         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
767         local_irq_restore(flags);
768 }
769
770 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
771 {
772         unsigned int nr_pages = 1 << order;
773         struct page *p = page;
774         unsigned int loop;
775
776         prefetchw(p);
777         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
778                 prefetchw(p + 1);
779                 __ClearPageReserved(p);
780                 set_page_count(p, 0);
781         }
782         __ClearPageReserved(p);
783         set_page_count(p, 0);
784
785         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
786         set_page_refcounted(page);
787         __free_pages(page, order);
788 }
789
790 #ifdef CONFIG_CMA
791 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
792 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
793 {
794         unsigned i = pageblock_nr_pages;
795         struct page *p = page;
796
797         do {
798                 __ClearPageReserved(p);
799                 set_page_count(p, 0);
800         } while (++p, --i);
801
802         set_page_refcounted(page);
803         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
804         __free_pages(page, pageblock_order);
805         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
806 }
807 #endif
808
809 /*
810  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
811  * Please do not alter this order without good reasons and regression
812  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
813  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
814  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
815  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
816  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
817  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
818  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
819  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
820  *
821  * -- nyc
822  */
823 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
824         int low, int high, struct free_area *area,
825         int migratetype)
826 {
827         unsigned long size = 1 << high;
828
829         while (high > low) {
830                 area--;
831                 high--;
832                 size >>= 1;
833                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
834
835 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
836                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
837                         /*
838                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
839                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
840                          * Corresponding page table entries will not be touched,
841                          * pages will stay not present in virtual address space
842                          */
843                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
844                         set_page_guard_flag(&page[size]);
845                         set_page_private(&page[size], high);
846                         /* Guard pages are not available for any usage */
847                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
848                                                   migratetype);
849                         continue;
850                 }
851 #endif
852                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
853                 area->nr_free++;
854                 set_page_order(&page[size], high);
855         }
856 }
857
858 /*
859  * This page is about to be returned from the page allocator
860  */
861 static inline int check_new_page(struct page *page)
862 {
863         const char *bad_reason = NULL;
864         unsigned long bad_flags = 0;
865
866         if (unlikely(page_mapcount(page)))
867                 bad_reason = "nonzero mapcount";
868         if (unlikely(page->mapping != NULL))
869                 bad_reason = "non-NULL mapping";
870         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
871                 bad_reason = "nonzero _count";
872         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
873                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
874                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
875         }
876         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
877                 bad_reason = "cgroup check failed";
878         if (unlikely(bad_reason)) {
879                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
880                 return 1;
881         }
882         return 0;
883 }
884
885 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
886 {
887         int i;
888
889         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
890                 struct page *p = page + i;
891                 if (unlikely(check_new_page(p)))
892                         return 1;
893         }
894
895         set_page_private(page, 0);
896         set_page_refcounted(page);
897
898         arch_alloc_page(page, order);
899         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
900
901         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
902                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
903
904         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
905                 prep_compound_page(page, order);
906
907         return 0;
908 }
909
910 /*
911  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
912  * the smallest available page from the freelists
913  */
914 static inline
915 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
916                                                 int migratetype)
917 {
918         unsigned int current_order;
919         struct free_area *area;
920         struct page *page;
921
922         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
923         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
924                 area = &(zone->free_area[current_order]);
925                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
926                         continue;
927
928                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
929                                                         struct page, lru);
930                 list_del(&page->lru);
931                 rmv_page_order(page);
932                 area->nr_free--;
933                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
934                 return page;
935         }
936
937         return NULL;
938 }
939
940
941 /*
942  * This array describes the order lists are fallen back to when
943  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
944  */
945 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
946         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
947         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
948 #ifdef CONFIG_CMA
949         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
950         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
951 #else
952         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
953 #endif
954         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
955 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
956         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
957 #endif
958 };
959
960 /*
961  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
962  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
963  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
964  */
965 int move_freepages(struct zone *zone,
966                           struct page *start_page, struct page *end_page,
967                           int migratetype)
968 {
969         struct page *page;
970         unsigned long order;
971         int pages_moved = 0;
972
973 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
974         /*
975          * page_zone is not safe to call in this context when
976          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
977          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
978          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
979          * grouping pages by mobility
980          */
981         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
982 #endif
983
984         for (page = start_page; page <= end_page;) {
985                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
986                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
987
988                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
989                         page++;
990                         continue;
991                 }
992
993                 if (!PageBuddy(page)) {
994                         page++;
995                         continue;
996                 }
997
998                 order = page_order(page);
999                 list_move(&page->lru,
1000                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1001                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1002                 page += 1 << order;
1003                 pages_moved += 1 << order;
1004         }
1005
1006         return pages_moved;
1007 }
1008
1009 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1010                                 int migratetype)
1011 {
1012         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1013         struct page *start_page, *end_page;
1014
1015         start_pfn = page_to_pfn(page);
1016         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1017         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1018         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1019         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1020
1021         /* Do not cross zone boundaries */
1022         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1023                 start_page = page;
1024         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1025                 return 0;
1026
1027         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1028 }
1029
1030 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1031                                         int start_order, int migratetype)
1032 {
1033         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1034
1035         while (nr_pageblocks--) {
1036                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1037                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1038         }
1039 }
1040
1041 /*
1042  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1043  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1044  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1045  *
1046  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1047  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1048  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1049  *
1050  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1051  * if it was unchanged).
1052  */
1053 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1054                                   int start_type, int fallback_type)
1055 {
1056         int current_order = page_order(page);
1057
1058         /*
1059          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1060          * buddy pages to CMA itself.
1061          */
1062         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1063                 return fallback_type;
1064
1065         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1066         if (current_order >= pageblock_order) {
1067                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1068                 return start_type;
1069         }
1070
1071         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1072             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1073             page_group_by_mobility_disabled) {
1074                 int pages;
1075
1076                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1077
1078                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1079                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1080                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1081
1082                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1083                         return start_type;
1084                 }
1085
1086         }
1087
1088         return fallback_type;
1089 }
1090
1091 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1092 static inline struct page *
1093 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1094 {
1095         struct free_area *area;
1096         int current_order;
1097         struct page *page;
1098         int migratetype, new_type, i;
1099
1100         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1101         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1102                                                 --current_order) {
1103                 for (i = 0;; i++) {
1104                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1105
1106                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1107                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1108                                 break;
1109
1110                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1111                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1112                                 continue;
1113
1114                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1115                                         struct page, lru);
1116                         area->nr_free--;
1117
1118                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1119                                                           start_migratetype,
1120                                                           migratetype);
1121
1122                         /* Remove the page from the freelists */
1123                         list_del(&page->lru);
1124                         rmv_page_order(page);
1125
1126                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1127                                new_type);
1128
1129                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1130                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1131
1132                         return page;
1133                 }
1134         }
1135
1136         return NULL;
1137 }
1138
1139 /*
1140  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1141  * Call me with the zone->lock already held.
1142  */
1143 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1144                                                 int migratetype)
1145 {
1146         struct page *page;
1147
1148 retry_reserve:
1149         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1150
1151         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1152                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1153
1154                 /*
1155                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1156                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1157                  * and we want just one call site
1158                  */
1159                 if (!page) {
1160                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1161                         goto retry_reserve;
1162                 }
1163         }
1164
1165         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1166         return page;
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1171  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1172  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1173  */
1174 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1175                         unsigned long count, struct list_head *list,
1176                         int migratetype, int cold)
1177 {
1178         int mt = migratetype, i;
1179
1180         spin_lock(&zone->lock);
1181         for (i = 0; i < count; ++i) {
1182                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1183                 if (unlikely(page == NULL))
1184                         break;
1185
1186                 /*
1187                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1188                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1189                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1190                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1191                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1192                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1193                  * properly.
1194                  */
1195                 if (likely(cold == 0))
1196                         list_add(&page->lru, list);
1197                 else
1198                         list_add_tail(&page->lru, list);
1199                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1200                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1201                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1202                                 mt = migratetype;
1203                 }
1204                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1205                 list = &page->lru;
1206                 if (is_migrate_cma(mt))
1207                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1208                                               -(1 << order));
1209         }
1210         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1211         spin_unlock(&zone->lock);
1212         return i;
1213 }
1214
1215 #ifdef CONFIG_NUMA
1216 /*
1217  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1218  * currently executing processor on remote nodes after they have
1219  * expired.
1220  *
1221  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1222  * a single processor.
1223  */
1224 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1225 {
1226         unsigned long flags;
1227         int to_drain;
1228         unsigned long batch;
1229
1230         local_irq_save(flags);
1231         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1232         if (pcp->count >= batch)
1233                 to_drain = batch;
1234         else
1235                 to_drain = pcp->count;
1236         if (to_drain > 0) {
1237                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1238                 pcp->count -= to_drain;
1239         }
1240         local_irq_restore(flags);
1241 }
1242 #endif
1243
1244 /*
1245  * Drain pages of the indicated processor.
1246  *
1247  * The processor must either be the current processor and the
1248  * thread pinned to the current processor or a processor that
1249  * is not online.
1250  */
1251 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1252 {
1253         unsigned long flags;
1254         struct zone *zone;
1255
1256         for_each_populated_zone(zone) {
1257                 struct per_cpu_pageset *pset;
1258                 struct per_cpu_pages *pcp;
1259
1260                 local_irq_save(flags);
1261                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1262
1263                 pcp = &pset->pcp;
1264                 if (pcp->count) {
1265                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1266                         pcp->count = 0;
1267                 }
1268                 local_irq_restore(flags);
1269         }
1270 }
1271
1272 /*
1273  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1274  */
1275 void drain_local_pages(void *arg)
1276 {
1277         drain_pages(smp_processor_id());
1278 }
1279
1280 /*
1281  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1282  *
1283  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1284  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1285  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1286  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1287  * before the call to on_each_cpu_mask().
1288  */
1289 void drain_all_pages(void)
1290 {
1291         int cpu;
1292         struct per_cpu_pageset *pcp;
1293         struct zone *zone;
1294
1295         /*
1296          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1297          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1298          */
1299         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1300
1301         /*
1302          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1303          * as offline notification will cause the notified
1304          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1305          * disables preemption as part of its processing
1306          */
1307         for_each_online_cpu(cpu) {
1308                 bool has_pcps = false;
1309                 for_each_populated_zone(zone) {
1310                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1311                         if (pcp->pcp.count) {
1312                                 has_pcps = true;
1313                                 break;
1314                         }
1315                 }
1316                 if (has_pcps)
1317                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1318                 else
1319                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1320         }
1321         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1322 }
1323
1324 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1325
1326 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1327 {
1328         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1329         unsigned long flags;
1330         int order, t;
1331         struct list_head *curr;
1332
1333         if (zone_is_empty(zone))
1334                 return;
1335
1336         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1337
1338         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1339         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1340                 if (pfn_valid(pfn)) {
1341                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1342
1343                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1344                                 swsusp_unset_page_free(page);
1345                 }
1346
1347         for_each_migratetype_order(order, t) {
1348                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1349                         unsigned long i;
1350
1351                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1352                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1353                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1354                 }
1355         }
1356         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1357 }
1358 #endif /* CONFIG_PM */
1359
1360 /*
1361  * Free a 0-order page
1362  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1363  */
1364 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1365 {
1366         struct zone *zone = page_zone(page);
1367         struct per_cpu_pages *pcp;
1368         unsigned long flags;
1369         int migratetype;
1370
1371         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1372                 return;
1373
1374         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1375         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1376         local_irq_save(flags);
1377         __count_vm_event(PGFREE);
1378
1379         /*
1380          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1381          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1382          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1383          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1384          * excessively into the page allocator
1385          */
1386         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1387                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1388                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1389                         goto out;
1390                 }
1391                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1392         }
1393
1394         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1395         if (cold)
1396                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1397         else
1398                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1399         pcp->count++;
1400         if (pcp->count >= pcp->high) {
1401                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1402                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1403                 pcp->count -= batch;
1404         }
1405
1406 out:
1407         local_irq_restore(flags);
1408 }
1409
1410 /*
1411  * Free a list of 0-order pages
1412  */
1413 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1414 {
1415         struct page *page, *next;
1416
1417         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1418                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1419                 free_hot_cold_page(page, cold);
1420         }
1421 }
1422
1423 /*
1424  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1425  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1426  * Each sub-page must be freed individually.
1427  *
1428  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1429  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1430  */
1431 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1432 {
1433         int i;
1434
1435         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1436         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1437
1438 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1439         /*
1440          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1441          * otherwise free the whole shadow.
1442          */
1443         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1444                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1445 #endif
1446
1447         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1448                 set_page_refcounted(page + i);
1449 }
1450 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1451
1452 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1453 {
1454         unsigned long watermark;
1455         struct zone *zone;
1456         int mt;
1457
1458         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1459
1460         zone = page_zone(page);
1461         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1462
1463         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1464                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1465                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1466                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1467                         return 0;
1468
1469                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1470         }
1471
1472         /* Remove page from free list */
1473         list_del(&page->lru);
1474         zone->free_area[order].nr_free--;
1475         rmv_page_order(page);
1476
1477         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1478         if (order >= pageblock_order - 1) {
1479                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1480                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1481                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1482                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1483                                 set_pageblock_migratetype(page,
1484                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1485                 }
1486         }
1487
1488         return 1UL << order;
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1493  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1494  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1495  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1496  * are enabled.
1497  *
1498  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1499  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1500  */
1501 int split_free_page(struct page *page)
1502 {
1503         unsigned int order;
1504         int nr_pages;
1505
1506         order = page_order(page);
1507
1508         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1509         if (!nr_pages)
1510                 return 0;
1511
1512         /* Split into individual pages */
1513         set_page_refcounted(page);
1514         split_page(page, order);
1515         return nr_pages;
1516 }
1517
1518 /*
1519  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1520  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1521  * or two.
1522  */
1523 static inline
1524 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1525                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1526                         int migratetype)
1527 {
1528         unsigned long flags;
1529         struct page *page;
1530         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1531
1532 again:
1533         if (likely(order == 0)) {
1534                 struct per_cpu_pages *pcp;
1535                 struct list_head *list;
1536
1537                 local_irq_save(flags);
1538                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1539                 list = &pcp->lists[migratetype];
1540                 if (list_empty(list)) {
1541                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1542                                         pcp->batch, list,
1543                                         migratetype, cold);
1544                         if (unlikely(list_empty(list)))
1545                                 goto failed;
1546                 }
1547
1548                 if (cold)
1549                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1550                 else
1551                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1552
1553                 list_del(&page->lru);
1554                 pcp->count--;
1555         } else {
1556                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1557                         /*
1558                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1559                          *
1560                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1561                          * properly detect and handle allocation failures.
1562                          *
1563                          * We most definitely don't want callers attempting to
1564                          * allocate greater than order-1 page units with
1565                          * __GFP_NOFAIL.
1566                          */
1567                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1568                 }
1569                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1570                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1571                 spin_unlock(&zone->lock);
1572                 if (!page)
1573                         goto failed;
1574                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1575                                           get_pageblock_migratetype(page));
1576         }
1577
1578         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1579
1580         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1581         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1582         local_irq_restore(flags);
1583
1584         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1585         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1586                 goto again;
1587         return page;
1588
1589 failed:
1590         local_irq_restore(flags);
1591         return NULL;
1592 }
1593
1594 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1595
1596 static struct {
1597         struct fault_attr attr;
1598
1599         u32 ignore_gfp_highmem;
1600         u32 ignore_gfp_wait;
1601         u32 min_order;
1602 } fail_page_alloc = {
1603         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1604         .ignore_gfp_wait = 1,
1605         .ignore_gfp_highmem = 1,
1606         .min_order = 1,
1607 };
1608
1609 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1610 {
1611         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1612 }
1613 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1614
1615 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1616 {
1617         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1618                 return false;
1619         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1620                 return false;
1621         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1622                 return false;
1623         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1624                 return false;
1625
1626         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1627 }
1628
1629 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1630
1631 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1632 {
1633         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1634         struct dentry *dir;
1635
1636         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1637                                         &fail_page_alloc.attr);
1638         if (IS_ERR(dir))
1639                 return PTR_ERR(dir);
1640
1641         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1642                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1643                 goto fail;
1644         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1645                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1646                 goto fail;
1647         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1648                                 &fail_page_alloc.min_order))
1649                 goto fail;
1650
1651         return 0;
1652 fail:
1653         debugfs_remove_recursive(dir);
1654
1655         return -ENOMEM;
1656 }
1657
1658 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1659
1660 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1661
1662 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1663
1664 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1665 {
1666         return false;
1667 }
1668
1669 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1670
1671 /*
1672  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1673  * of the allocation.
1674  */
1675 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1676                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1677 {
1678         /* free_pages my go negative - that's OK */
1679         long min = mark;
1680         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1681         int o;
1682         long free_cma = 0;
1683
1684         free_pages -= (1 << order) - 1;
1685         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1686                 min -= min / 2;
1687         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1688                 min -= min / 4;
1689 #ifdef CONFIG_CMA
1690         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1691         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1692                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1693 #endif
1694
1695         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1696                 return false;
1697         for (o = 0; o < order; o++) {
1698                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1699                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1700
1701                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1702                 min >>= 1;
1703
1704                 if (free_pages <= min)
1705                         return false;
1706         }
1707         return true;
1708 }
1709
1710 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1711                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1712 {
1713         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1714                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1715 }
1716
1717 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1718                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1719 {
1720         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1721
1722         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1723                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1724
1725         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1726                                                                 free_pages);
1727 }
1728
1729 #ifdef CONFIG_NUMA
1730 /*
1731  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1732  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1733  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1734  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1735  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1736  *
1737  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1738  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1739  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1740  *
1741  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1742  * nothing and returns NULL.
1743  *
1744  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1745  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1746  *
1747  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1748  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1749  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1750  * quickly as we can.
1751  */
1752 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1753 {
1754         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1755         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1756
1757         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1758         if (!zlc)
1759                 return NULL;
1760
1761         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1762                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1763                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1764         }
1765
1766         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1767                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1768                                         &node_states[N_MEMORY];
1769         return allowednodes;
1770 }
1771
1772 /*
1773  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1774  * if it is worth looking at further for free memory:
1775  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1776  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1777  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1778  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1779  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1780  * else return false (zero) if it is not.
1781  *
1782  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1783  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1784  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1785  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1786  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1787  * into the second scan of the zonelist.
1788  *
1789  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1790  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1791  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1792  * unturned looking for a free page.
1793  */
1794 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1795                                                 nodemask_t *allowednodes)
1796 {
1797         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1798         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1799         int n;                          /* node that zone *z is on */
1800
1801         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1802         if (!zlc)
1803                 return 1;
1804
1805         i = z - zonelist->_zonerefs;
1806         n = zlc->z_to_n[i];
1807
1808         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1809         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1814  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1815  * from that zone don't waste time re-examining it.
1816  */
1817 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1818 {
1819         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1820         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1821
1822         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1823         if (!zlc)
1824                 return;
1825
1826         i = z - zonelist->_zonerefs;
1827
1828         set_bit(i, zlc->fullzones);
1829 }
1830
1831 /*
1832  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1833  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1834  */
1835 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1836 {
1837         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1838
1839         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1840         if (!zlc)
1841                 return;
1842
1843         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1844 }
1845
1846 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1847 {
1848         return local_zone->node == zone->node;
1849 }
1850
1851 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1852 {
1853         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1854                                 RECLAIM_DISTANCE;
1855 }
1856
1857 #else   /* CONFIG_NUMA */
1858
1859 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1860 {
1861         return NULL;
1862 }
1863
1864 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1865                                 nodemask_t *allowednodes)
1866 {
1867         return 1;
1868 }
1869
1870 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1871 {
1872 }
1873
1874 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1875 {
1876 }
1877
1878 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1879 {
1880         return true;
1881 }
1882
1883 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1884 {
1885         return true;
1886 }
1887
1888 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1889
1890 /*
1891  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1892  * a page.
1893  */
1894 static struct page *
1895 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1896                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1897                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1898 {
1899         struct zoneref *z;
1900         struct page *page = NULL;
1901         int classzone_idx;
1902         struct zone *zone;
1903         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1904         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1905         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1906
1907         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1908 zonelist_scan:
1909         /*
1910          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1911          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1912          */
1913         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1914                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1915                 unsigned long mark;
1916
1917                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1918                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1919                                 continue;
1920                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1921                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1922                                 continue;
1923                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1924                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1925                         goto try_this_zone;
1926                 /*
1927                  * Distribute pages in proportion to the individual
1928                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1929                  * page was allocated in should have no effect on the
1930                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1931                  */
1932                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1933                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1934                                 continue;
1935                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1936                                 continue;
1937                 }
1938                 /*
1939                  * When allocating a page cache page for writing, we
1940                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1941                  * limit, such that no single zone holds more than its
1942                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1943                  * The dirty limits take into account the zone's
1944                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1945                  * should be able to balance it without having to
1946                  * write pages from its LRU list.
1947                  *
1948                  * This may look like it could increase pressure on
1949                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1950                  * before they are full.  But the pages that do spill
1951                  * over are limited as the lower zones are protected
1952                  * by this very same mechanism.  It should not become
1953                  * a practical burden to them.
1954                  *
1955                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1956                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1957                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1958                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1959                  * zones are together not big enough to reach the
1960                  * global limit.  The proper fix for these situations
1961                  * will require awareness of zones in the
1962                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1963                  */
1964                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1965                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1966                         goto this_zone_full;
1967
1968                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1969                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1970                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1971                         int ret;
1972
1973                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1974                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1975                                 /*
1976                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1977                                  * and before considering the first zone allowed
1978                                  * by the cpuset.
1979                                  */
1980                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1981                                 zlc_active = 1;
1982                                 did_zlc_setup = 1;
1983                         }
1984
1985                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1986                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1987                                 goto this_zone_full;
1988
1989                         /*
1990                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1991                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1992                          */
1993                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1994                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1995                                 continue;
1996
1997                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1998                         switch (ret) {
1999                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2000                                 /* did not scan */
2001                                 continue;
2002                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2003                                 /* scanned but unreclaimable */
2004                                 continue;
2005                         default:
2006                                 /* did we reclaim enough */
2007                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2008                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2009                                         goto try_this_zone;
2010
2011                                 /*
2012                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2013                                  * Only mark the zone full if checking the min
2014                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2015                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2016                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2017                                  * when the watermark is between the low and
2018                                  * min watermarks.
2019                                  */
2020                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2021                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2022                                         goto this_zone_full;
2023
2024                                 continue;
2025                         }
2026                 }
2027
2028 try_this_zone:
2029                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2030                                                 gfp_mask, migratetype);
2031                 if (page)
2032                         break;
2033 this_zone_full:
2034                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2035                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2036         }
2037
2038         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2039                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2040                 zlc_active = 0;
2041                 goto zonelist_scan;
2042         }
2043
2044         if (page)
2045                 /*
2046                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2047                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2048                  * that the caller is taking steps that will free more
2049                  * memory. The caller should avoid the page being used
2050                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2051                  */
2052                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2053
2054         return page;
2055 }
2056
2057 /*
2058  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2059  * meminfo in irq context.
2060  */
2061 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2062 {
2063         bool ret = false;
2064
2065 #if NODES_SHIFT > 8
2066         ret = in_interrupt();
2067 #endif
2068         return ret;
2069 }
2070
2071 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2072                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2073                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2074
2075 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2076 {
2077         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2078
2079         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2080             debug_guardpage_minorder() > 0)
2081                 return;
2082
2083         /*
2084          * This documents exceptions given to allocations in certain
2085          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2086          * of allowed nodes.
2087          */
2088         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2089                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2090                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2091                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2092         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2093                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2094
2095         if (fmt) {
2096                 struct va_format vaf;
2097                 va_list args;
2098
2099                 va_start(args, fmt);
2100
2101                 vaf.fmt = fmt;
2102                 vaf.va = &args;
2103
2104                 pr_warn("%pV", &vaf);
2105
2106                 va_end(args);
2107         }
2108
2109         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2110                 current->comm, order, gfp_mask);
2111
2112         dump_stack();
2113         if (!should_suppress_show_mem())
2114                 show_mem(filter);
2115 }
2116
2117 static inline int
2118 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2119                                 unsigned long did_some_progress,
2120                                 unsigned long pages_reclaimed)
2121 {
2122         /* Do not loop if specifically requested */
2123         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2124                 return 0;
2125
2126         /* Always retry if specifically requested */
2127         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2128                 return 1;
2129
2130         /*
2131          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2132          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2133          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2134          */
2135         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2136                 return 0;
2137
2138         /*
2139          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2140          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2141          * implementations.
2142          */
2143         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2144                 return 1;
2145
2146         /*
2147          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2148          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2149          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2150          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2151          * allocation still fails, we stop retrying.
2152          */
2153         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2154                 return 1;
2155
2156         return 0;
2157 }
2158
2159 static inline struct page *
2160 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2161         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2162         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2163         int migratetype)
2164 {
2165         struct page *page;
2166
2167         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2168         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2169                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2170                 return NULL;
2171         }
2172
2173         /*
2174          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2175          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2176          * we're still under heavy pressure.
2177          */
2178         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2179                 order, zonelist, high_zoneidx,
2180                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2181                 preferred_zone, migratetype);
2182         if (page)
2183                 goto out;
2184
2185         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2186                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2187                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2188                         goto out;
2189                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2190                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2191                         goto out;
2192                 /*
2193                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2194                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2195                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2196                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2197                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2198                  */
2199                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2200                         goto out;
2201         }
2202         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2203         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2204
2205 out:
2206         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2207         return page;
2208 }
2209
2210 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2211 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2212 static struct page *
2213 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2214         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2215         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2216         int migratetype, bool sync_migration,
2217         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2218         unsigned long *did_some_progress)
2219 {
2220         if (!order)
2221                 return NULL;
2222
2223         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2224                 *deferred_compaction = true;
2225                 return NULL;
2226         }
2227
2228         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2229         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2230                                                 nodemask, sync_migration,
2231                                                 contended_compaction);
2232         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2233
2234         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2235                 struct page *page;
2236
2237                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2238                 drain_pages(get_cpu());
2239                 put_cpu();
2240
2241                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2242                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2243                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2244                                 preferred_zone, migratetype);
2245                 if (page) {
2246                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2247                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2248                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2249                         return page;
2250                 }
2251
2252                 /*
2253                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2254                  * The most likely reason is that pages exist,
2255                  * but not enough to satisfy watermarks.
2256                  */
2257                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2258
2259                 /*
2260                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2261                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2262                  */
2263                 if (sync_migration)
2264                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2265
2266                 cond_resched();
2267         }
2268
2269         return NULL;
2270 }
2271 #else
2272 static inline struct page *
2273 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2274         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2275         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2276         int migratetype, bool sync_migration,
2277         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2278         unsigned long *did_some_progress)
2279 {
2280         return NULL;
2281 }
2282 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2283
2284 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2285 static int
2286 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2287                   nodemask_t *nodemask)
2288 {
2289         struct reclaim_state reclaim_state;
2290         int progress;
2291
2292         cond_resched();
2293
2294         /* We now go into synchronous reclaim */
2295         cpuset_memory_pressure_bump();
2296         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2297         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2298         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2299         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2300
2301         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2302
2303         current->reclaim_state = NULL;
2304         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2305         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2306
2307         cond_resched();
2308
2309         return progress;
2310 }
2311
2312 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2313 static inline struct page *
2314 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2315         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2316         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2317         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2318 {
2319         struct page *page = NULL;
2320         bool drained = false;
2321
2322         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2323                                                nodemask);
2324         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2325                 return NULL;
2326
2327         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2328         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2329                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2330
2331 retry:
2332         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2333                                         zonelist, high_zoneidx,
2334                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2335                                         preferred_zone, migratetype);
2336
2337         /*
2338          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2339          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2340          */
2341         if (!page && !drained) {
2342                 drain_all_pages();
2343                 drained = true;
2344                 goto retry;
2345         }
2346
2347         return page;
2348 }
2349
2350 /*
2351  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2352  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2353  */
2354 static inline struct page *
2355 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2356         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2357         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2358         int migratetype)
2359 {
2360         struct page *page;
2361
2362         do {
2363                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2364                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2365                         preferred_zone, migratetype);
2366
2367                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2368                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2369         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2370
2371         return page;
2372 }
2373
2374 static void reset_alloc_batches(struct zonelist *zonelist,
2375                                 enum zone_type high_zoneidx,
2376                                 struct zone *preferred_zone)
2377 {
2378         struct zoneref *z;
2379         struct zone *zone;
2380
2381         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2382                 /*
2383                  * Only reset the batches of zones that were actually
2384                  * considered in the fairness pass, we don't want to
2385                  * trash fairness information for zones that are not
2386                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2387                  */
2388                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2389                         continue;
2390                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2391                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2392                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2393         }
2394 }
2395
2396 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2397                              struct zonelist *zonelist,
2398                              enum zone_type high_zoneidx,
2399                              struct zone *preferred_zone)
2400 {
2401         struct zoneref *z;
2402         struct zone *zone;
2403
2404         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2405                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2406 }
2407
2408 static inline int
2409 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2410 {
2411         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2412         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2413
2414         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2415         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2416
2417         /*
2418          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2419          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2420          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2421          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2422          */
2423         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2424
2425         if (!wait) {
2426                 /*
2427                  * Not worth trying to allocate harder for
2428                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2429                  */
2430                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2431                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2432                 /*
2433                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2434                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2435                  */
2436                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2437         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2438                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2439
2440         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2441                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2442                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2443                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2444                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2445                 else if (!in_interrupt() &&
2446                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2447                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2448                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2449         }
2450 #ifdef CONFIG_CMA
2451         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2452                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2453 #endif
2454         return alloc_flags;
2455 }
2456
2457 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2458 {
2459         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2460 }
2461
2462 static inline struct page *
2463 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2464         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2465         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2466         int migratetype)
2467 {
2468         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2469         struct page *page = NULL;
2470         int alloc_flags;
2471         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2472         unsigned long did_some_progress;
2473         bool sync_migration = false;
2474         bool deferred_compaction = false;
2475         bool contended_compaction = false;
2476
2477         /*
2478          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2479          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2480          * be using allocators in order of preference for an area that is
2481          * too large.
2482          */
2483         if (order >= MAX_ORDER) {
2484                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2485                 return NULL;
2486         }
2487
2488         /*
2489          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2490          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2491          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2492          * using a larger set of nodes after it has established that the
2493          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2494          * over allocated.
2495          */
2496         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2497             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2498                 goto nopage;
2499
2500 restart:
2501         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2502                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2503
2504         /*
2505          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2506          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2507          * to how we want to proceed.
2508          */
2509         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2510
2511         /*
2512          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2513          * cpusets.
2514          */
2515         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2516                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2517                                         &preferred_zone);
2518
2519 rebalance:
2520         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2521         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2522                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2523                         preferred_zone, migratetype);
2524         if (page)
2525                 goto got_pg;
2526
2527         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2528         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2529                 /*
2530                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2531                  * the allocation is high priority and these type of
2532                  * allocations are system rather than user orientated
2533                  */
2534                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2535
2536                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2537                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2538                                 preferred_zone, migratetype);
2539                 if (page) {
2540                         goto got_pg;
2541                 }
2542         }
2543
2544         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2545         if (!wait) {
2546                 /*
2547                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2548                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2549                  * type of allocation to fail.
2550                  */
2551                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2552                 goto nopage;
2553         }
2554
2555         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2556         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2557                 goto nopage;
2558
2559         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2560         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2561                 goto nopage;
2562
2563         /*
2564          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2565          * attempts after direct reclaim are synchronous
2566          */
2567         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2568                                         zonelist, high_zoneidx,
2569                                         nodemask,
2570                                         alloc_flags, preferred_zone,
2571                                         migratetype, sync_migration,
2572                                         &contended_compaction,
2573                                         &deferred_compaction,
2574                                         &did_some_progress);
2575         if (page)
2576                 goto got_pg;
2577         sync_migration = true;
2578
2579         /*
2580          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2581          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2582          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2583          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2584          */
2585         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2586                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2587                 goto nopage;
2588
2589         /* Try direct reclaim and then allocating */
2590         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2591                                         zonelist, high_zoneidx,
2592                                         nodemask,
2593                                         alloc_flags, preferred_zone,
2594                                         migratetype, &did_some_progress);
2595         if (page)
2596                 goto got_pg;
2597
2598         /*
2599          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2600          * running out of options and have to consider going OOM
2601          */
2602         if (!did_some_progress) {
2603                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2604                         if (oom_killer_disabled)
2605                                 goto nopage;
2606                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2607                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2608                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2609                                 goto nopage;
2610                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2611                                         zonelist, high_zoneidx,
2612                                         nodemask, preferred_zone,
2613                                         migratetype);
2614                         if (page)
2615                                 goto got_pg;
2616
2617                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2618                                 /*
2619                                  * The oom killer is not called for high-order
2620                                  * allocations that may fail, so if no progress
2621                                  * is being made, there are no other options and
2622                                  * retrying is unlikely to help.
2623                                  */
2624                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2625                                         goto nopage;
2626                                 /*
2627                                  * The oom killer is not called for lowmem
2628                                  * allocations to prevent needlessly killing
2629                                  * innocent tasks.
2630                                  */
2631                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2632                                         goto nopage;
2633                         }
2634
2635                         goto restart;
2636                 }
2637         }
2638
2639         /* Check if we should retry the allocation */
2640         pages_reclaimed += did_some_progress;
2641         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2642                                                 pages_reclaimed)) {
2643                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2644                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2645                 goto rebalance;
2646         } else {
2647                 /*
2648                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2649                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2650                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2651                  */
2652                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2653                                         zonelist, high_zoneidx,
2654                                         nodemask,
2655                                         alloc_flags, preferred_zone,
2656                                         migratetype, sync_migration,
2657                                         &contended_compaction,
2658                                         &deferred_compaction,
2659                                         &did_some_progress);
2660                 if (page)
2661                         goto got_pg;
2662         }
2663
2664 nopage:
2665         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2666         return page;
2667 got_pg:
2668         if (kmemcheck_enabled)
2669                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2670
2671         return page;
2672 }
2673
2674 /*
2675  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2676  */
2677 struct page *
2678 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2679                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2680 {
2681         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2682         struct zone *preferred_zone;
2683         struct page *page = NULL;
2684         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2685         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2686         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2687
2688         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2689
2690         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2691
2692         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2693
2694         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2695                 return NULL;
2696
2697         /*
2698          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2699          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2700          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2701          */
2702         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2703                 return NULL;
2704
2705 retry_cpuset:
2706         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2707
2708         /* The preferred zone is used for statistics later */
2709         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2710                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2711                                 &preferred_zone);
2712         if (!preferred_zone)
2713                 goto out;
2714
2715 #ifdef CONFIG_CMA
2716         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2717                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2718 #endif
2719 retry:
2720         /* First allocation attempt */
2721         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2722                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2723                         preferred_zone, migratetype);
2724         if (unlikely(!page)) {
2725                 /*
2726                  * The first pass makes sure allocations are spread
2727                  * fairly within the local node.  However, the local
2728                  * node might have free pages left after the fairness
2729                  * batches are exhausted, and remote zones haven't
2730                  * even been considered yet.  Try once more without
2731                  * fairness, and include remote zones now, before
2732                  * entering the slowpath and waking kswapd: prefer
2733                  * spilling to a remote zone over swapping locally.
2734                  */
2735                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2736                         reset_alloc_batches(zonelist, high_zoneidx,
2737                                             preferred_zone);
2738                         alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2739                         goto retry;
2740                 }
2741                 /*
2742                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2743                  * can deadlock because I/O on the device might not
2744                  * complete.
2745                  */
2746                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2747                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2748                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2749                                 preferred_zone, migratetype);
2750         }
2751
2752         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2753
2754 out:
2755         /*
2756          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2757          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2758          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2759          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2760          */
2761         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2762                 goto retry_cpuset;
2763
2764         return page;
2765 }
2766 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2767
2768 /*
2769  * Common helper functions.
2770  */
2771 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2772 {
2773         struct page *page;
2774
2775         /*
2776          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2777          * a highmem page
2778          */
2779         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2780
2781         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2782         if (!page)
2783                 return 0;
2784         return (unsigned long) page_address(page);
2785 }
2786 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2787
2788 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2789 {
2790         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2791 }
2792 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2793
2794 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2795 {
2796         if (put_page_testzero(page)) {
2797                 if (order == 0)
2798                         free_hot_cold_page(page, 0);
2799                 else
2800                         __free_pages_ok(page, order);
2801         }
2802 }
2803
2804 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2805
2806 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2807 {
2808         if (addr != 0) {
2809                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2810                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2811         }
2812 }
2813
2814 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2815
2816 /*
2817  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2818  * of the current memory cgroup.
2819  *
2820  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2821  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2822  */
2823 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2824 {
2825         struct page *page;
2826         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2827
2828         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2829                 return NULL;
2830         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2831         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2832         return page;
2833 }
2834
2835 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2836 {
2837         struct page *page;
2838         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2839
2840         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2841                 return NULL;
2842         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2843         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2844         return page;
2845 }
2846
2847 /*
2848  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2849  * alloc_kmem_pages.
2850  */
2851 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2852 {
2853         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2854         __free_pages(page, order);
2855 }
2856
2857 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2858 {
2859         if (addr != 0) {
2860                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2861                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2862         }
2863 }
2864
2865 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2866 {
2867         if (addr) {
2868                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2869                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2870
2871                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2872                 while (used < alloc_end) {
2873                         free_page(used);
2874                         used += PAGE_SIZE;
2875                 }
2876         }
2877         return (void *)addr;
2878 }
2879
2880 /**
2881  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2882  * @size: the number of bytes to allocate
2883  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2884  *
2885  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2886  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2887  * allocate memory in power-of-two pages.
2888  *
2889  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2890  *
2891  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2892  */
2893 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2894 {
2895         unsigned int order = get_order(size);
2896         unsigned long addr;
2897
2898         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2899         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2900 }
2901 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2902
2903 /**
2904  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2905  *                         pages on a node.
2906  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2907  * @size: the number of bytes to allocate
2908  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2909  *
2910  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2911  * back.
2912  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2913  * but is not exact.
2914  */
2915 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2916 {
2917         unsigned order = get_order(size);
2918         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2919         if (!p)
2920                 return NULL;
2921         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2922 }
2923 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2924
2925 /**
2926  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2927  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2928  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2929  *
2930  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2931  */
2932 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2933 {
2934         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2935         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2936
2937         while (addr < end) {
2938                 free_page(addr);
2939                 addr += PAGE_SIZE;
2940         }
2941 }
2942 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2943
2944 /**
2945  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2946  * @offset: The zone index of the highest zone
2947  *
2948  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2949  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2950  * zone, the number of pages is calculated as:
2951  *     managed_pages - high_pages
2952  */
2953 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2954 {
2955         struct zoneref *z;
2956         struct zone *zone;
2957
2958         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2959         unsigned long sum = 0;
2960
2961         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2962
2963         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2964                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2965                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2966                 if (size > high)
2967                         sum += size - high;
2968         }
2969
2970         return sum;
2971 }
2972
2973 /**
2974  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2975  *
2976  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2977  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2978  */
2979 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2980 {
2981         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2982 }
2983 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2984
2985 /**
2986  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2987  *
2988  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2989  * high watermark within all zones.
2990  */
2991 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2992 {
2993         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2994 }
2995
2996 static inline void show_node(struct zone *zone)
2997 {
2998         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2999                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3000 }
3001
3002 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3003 {
3004         val->totalram = totalram_pages;
3005         val->sharedram = 0;
3006         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3007         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3008         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3009         val->freehigh = nr_free_highpages();
3010         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3011 }
3012
3013 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3014
3015 #ifdef CONFIG_NUMA
3016 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3017 {
3018         int zone_type;          /* needs to be signed */
3019         unsigned long managed_pages = 0;
3020         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3021
3022         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3023                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3024         val->totalram = managed_pages;
3025         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3026 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3027         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3028         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3029                         NR_FREE_PAGES);
3030 #else
3031         val->totalhigh = 0;
3032         val->freehigh = 0;
3033 #endif
3034         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3035 }
3036 #endif
3037
3038 /*
3039  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3040  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3041  */
3042 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3043 {
3044         bool ret = false;
3045         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3046
3047         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3048                 goto out;
3049
3050         do {
3051                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3052                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3053         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3054 out:
3055         return ret;
3056 }
3057
3058 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3059
3060 static void show_migration_types(unsigned char type)
3061 {
3062         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3063                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3064                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3065                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3066                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3067 #ifdef CONFIG_CMA
3068                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3069 #endif
3070 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3071                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3072 #endif
3073         };
3074         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3075         char *p = tmp;
3076         int i;
3077
3078         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3079                 if (type & (1 << i))
3080                         *p++ = types[i];
3081         }
3082
3083         *p = '\0';
3084         printk("(%s) ", tmp);
3085 }
3086
3087 /*
3088  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3089  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3090  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3091  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3092  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3093  */
3094 void show_free_areas(unsigned int filter)
3095 {
3096         int cpu;
3097         struct zone *zone;
3098
3099         for_each_populated_zone(zone) {
3100                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3101                         continue;
3102                 show_node(zone);
3103                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3104
3105                 for_each_online_cpu(cpu) {
3106                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3107
3108                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3109
3110                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3111                                cpu, pageset->pcp.high,
3112                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3113                 }
3114         }
3115
3116         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3117                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3118                 " unevictable:%lu"
3119                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3120                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3121                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3122                 " free_cma:%lu\n",
3123                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3124                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3125                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3126                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3127                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3128                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3129                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3130                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3131                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3132                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3133                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3134                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3135                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3136                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3137                 global_page_state(NR_SHMEM),
3138                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3139                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3140                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3141
3142         for_each_populated_zone(zone) {
3143                 int i;
3144
3145                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3146                         continue;
3147                 show_node(zone);
3148                 printk("%s"
3149                         " free:%lukB"
3150                         " min:%lukB"
3151                         " low:%lukB"
3152                         " high:%lukB"
3153                         " active_anon:%lukB"
3154                         " inactive_anon:%lukB"
3155                         " active_file:%lukB"
3156                         " inactive_file:%lukB"
3157                         " unevictable:%lukB"
3158                         " isolated(anon):%lukB"
3159                         " isolated(file):%lukB"
3160                         " present:%lukB"
3161                         " managed:%lukB"
3162                         " mlocked:%lukB"
3163                         " dirty:%lukB"
3164                         " writeback:%lukB"
3165                         " mapped:%lukB"
3166                         " shmem:%lukB"
3167                         " slab_reclaimable:%lukB"
3168                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3169                         " kernel_stack:%lukB"
3170                         " pagetables:%lukB"
3171                         " unstable:%lukB"
3172                         " bounce:%lukB"
3173                         " free_cma:%lukB"
3174                         " writeback_tmp:%lukB"
3175                         " pages_scanned:%lu"
3176                         " all_unreclaimable? %s"
3177                         "\n",
3178                         zone->name,
3179                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3180                         K(min_wmark_pages(zone)),
3181                         K(low_wmark_pages(zone)),
3182                         K(high_wmark_pages(zone)),
3183                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3184                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3185                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3186                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3187                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3188                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3189                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3190                         K(zone->present_pages),
3191                         K(zone->managed_pages),
3192                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3193                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3194                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3195                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3196                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3197                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3198                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3199                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3200                                 THREAD_SIZE / 1024,
3201                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3202                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3203                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3204                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3205                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3206                         zone->pages_scanned,
3207                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3208                         );
3209                 printk("lowmem_reserve[]:");
3210                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3211                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3212                 printk("\n");
3213         }
3214
3215         for_each_populated_zone(zone) {
3216                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3217                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3218
3219                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3220                         continue;
3221                 show_node(zone);
3222                 printk("%s: ", zone->name);
3223
3224                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3225                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3226                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3227                         int type;
3228
3229                         nr[order] = area->nr_free;
3230                         total += nr[order] << order;
3231
3232                         types[order] = 0;
3233                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3234                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3235                                         types[order] |= 1 << type;
3236                         }
3237                 }
3238                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3239                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3240                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3241                         if (nr[order])
3242                                 show_migration_types(types[order]);
3243                 }
3244                 printk("= %lukB\n", K(total));
3245         }
3246
3247         hugetlb_show_meminfo();
3248
3249         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3250
3251         show_swap_cache_info();
3252 }
3253
3254 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3255 {
3256         zoneref->zone = zone;
3257         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3258 }
3259
3260 /*
3261  * Builds allocation fallback zone lists.
3262  *
3263  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3264  */
3265 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3266                                 int nr_zones)
3267 {
3268         struct zone *zone;
3269         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3270
3271         do {
3272                 zone_type--;
3273                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3274                 if (populated_zone(zone)) {
3275                         zoneref_set_zone(zone,
3276                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3277                         check_highest_zone(zone_type);
3278                 }
3279         } while (zone_type);
3280
3281         return nr_zones;
3282 }
3283
3284
3285 /*
3286  *  zonelist_order:
3287  *  0 = automatic detection of better ordering.
3288  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3289  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3290  *
3291  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3292  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3293  */
3294 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3295 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3296 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3297
3298 /* zonelist order in the kernel.
3299  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3300  */
3301 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3302 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3303
3304
3305 #ifdef CONFIG_NUMA
3306 /* The value user specified ....changed by config */
3307 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3308 /* string for sysctl */
3309 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3310 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3311
3312 /*
3313  * interface for configure zonelist ordering.
3314  * command line option "numa_zonelist_order"
3315  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3316  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3317  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3318  */
3319
3320 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3321 {
3322         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3323                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3324         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3325                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3326         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3327                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3328         } else {
3329                 printk(KERN_WARNING
3330                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3331                         "%s\n", s);
3332                 return -EINVAL;
3333         }
3334         return 0;
3335 }
3336
3337 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3338 {
3339         int ret;
3340
3341         if (!s)
3342                 return 0;
3343
3344         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3345         if (ret == 0)
3346                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3347
3348         return ret;
3349 }
3350 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3351
3352 /*
3353  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3354  */
3355 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3356                 void __user *buffer, size_t *length,
3357                 loff_t *ppos)
3358 {
3359         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3360         int ret;
3361         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3362
3363         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3364         if (write) {
3365                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3366                         ret = -EINVAL;
3367                         goto out;
3368                 }
3369                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3370         }
3371         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3372         if (ret)
3373                 goto out;
3374         if (write) {
3375                 int oldval = user_zonelist_order;
3376
3377                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3378                 if (ret) {
3379                         /*
3380                          * bogus value.  restore saved string
3381                          */
3382                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3383                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3384                         user_zonelist_order = oldval;
3385                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3386                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3387                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3388                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3389                 }
3390         }
3391 out:
3392         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3393         return ret;
3394 }
3395
3396
3397 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3398 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3399
3400 /**
3401  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3402  * @node: node whose fallback list we're appending
3403  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3404  *
3405  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3406  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3407  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3408  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3409  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3410  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3411  * on them otherwise.
3412  * It returns -1 if no node is found.
3413  */
3414 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3415 {
3416         int n, val;
3417         int min_val = INT_MAX;
3418         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3419         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3420
3421         /* Use the local node if we haven't already */
3422         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3423                 node_set(node, *used_node_mask);
3424                 return node;
3425         }
3426
3427         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3428
3429                 /* Don't want a node to appear more than once */
3430                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3431                         continue;
3432
3433                 /* Use the distance array to find the distance */
3434                 val = node_distance(node, n);
3435
3436                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3437                 val += (n < node);
3438
3439                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3440                 tmp = cpumask_of_node(n);
3441                 if (!cpumask_empty(tmp))
3442                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3443
3444                 /* Slight preference for less loaded node */
3445                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3446                 val += node_load[n];
3447
3448                 if (val < min_val) {
3449                         min_val = val;
3450                         best_node = n;
3451                 }
3452         }
3453
3454         if (best_node >= 0)
3455                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3456
3457         return best_node;
3458 }
3459
3460
3461 /*
3462  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3463  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3464  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3465  */
3466 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3467 {
3468         int j;
3469         struct zonelist *zonelist;
3470
3471         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3472         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3473                 ;
3474         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3475         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3476         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3477 }
3478
3479 /*
3480  * Build gfp_thisnode zonelists
3481  */
3482 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3483 {
3484         int j;
3485         struct zonelist *zonelist;
3486
3487         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3488         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3489         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3490         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3491 }
3492
3493 /*
3494  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3495  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3496  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3497  * may still exist in local DMA zone.
3498  */
3499 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3500
3501 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3502 {
3503         int pos, j, node;
3504         int zone_type;          /* needs to be signed */
3505         struct zone *z;
3506         struct zonelist *zonelist;
3507
3508         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3509         pos = 0;
3510         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3511                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3512                         node = node_order[j];
3513                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3514                         if (populated_zone(z)) {
3515                                 zoneref_set_zone(z,
3516                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3517                                 check_highest_zone(zone_type);
3518                         }
3519                 }
3520         }
3521         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3522         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3523 }
3524
3525 static int default_zonelist_order(void)
3526 {
3527         int nid, zone_type;
3528         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3529         struct zone *z;
3530         int average_size;
3531         /*
3532          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3533          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3534          * into OOM very easily.
3535          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3536          */
3537         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3538         low_kmem_size = 0;
3539         total_size = 0;
3540         for_each_online_node(nid) {
3541                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3542                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3543                         if (populated_zone(z)) {
3544                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3545                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3546                                 total_size += z->managed_pages;
3547                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3548                                 /*
3549                                  * If any node has only lowmem, then node order
3550                                  * is preferred to allow kernel allocations
3551                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3552                                  * on other nodes when there is an abundance of
3553                                  * lowmem available to allocate from.
3554                                  */
3555                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3556                         }
3557                 }
3558         }
3559         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3560             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3561                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3562         /*
3563          * look into each node's config.
3564          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3565          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3566          */
3567         average_size = total_size /
3568                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3569         for_each_online_node(nid) {
3570                 low_kmem_size = 0;
3571                 total_size = 0;
3572                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3573                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3574                         if (populated_zone(z)) {
3575                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3576                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3577                                 total_size += z->present_pages;
3578                         }
3579                 }
3580                 if (low_kmem_size &&
3581                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3582                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3583                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3584         }
3585         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3586 }
3587
3588 static void set_zonelist_order(void)
3589 {
3590         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3591                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3592         else
3593                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3594 }
3595
3596 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3597 {
3598         int j, node, load;
3599         enum zone_type i;
3600         nodemask_t used_mask;
3601         int local_node, prev_node;
3602         struct zonelist *zonelist;
3603         int order = current_zonelist_order;
3604
3605         /* initialize zonelists */
3606         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3607                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3608                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3609                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3610         }
3611
3612         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3613         local_node = pgdat->node_id;
3614         load = nr_online_nodes;
3615         prev_node = local_node;
3616         nodes_clear(used_mask);
3617
3618         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3619         j = 0;
3620
3621         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3622                 /*
3623                  * We don't want to pressure a particular node.
3624                  * So adding penalty to the first node in same
3625                  * distance group to make it round-robin.
3626                  */
3627                 if (node_distance(local_node, node) !=
3628                     node_distance(local_node, prev_node))
3629                         node_load[node] = load;
3630
3631                 prev_node = node;
3632                 load--;
3633                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3634                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3635                 else
3636                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3637         }
3638
3639         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3640                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3641                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3642         }
3643
3644         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3645 }
3646
3647 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3648 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3649 {
3650         struct zonelist *zonelist;
3651         struct zonelist_cache *zlc;
3652         struct zoneref *z;
3653
3654         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3655         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3656         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3657         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3658                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3659 }
3660
3661 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3662 /*
3663  * Return node id of node used for "local" allocations.
3664  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3665  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3666  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3667  */
3668 int local_memory_node(int node)
3669 {
3670         struct zone *zone;
3671
3672         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3673                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3674                                    NULL,
3675                                    &zone);
3676         return zone->node;
3677 }
3678 #endif
3679
3680 #else   /* CONFIG_NUMA */
3681
3682 static void set_zonelist_order(void)
3683 {
3684         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3685 }
3686
3687 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3688 {
3689         int node, local_node;
3690         enum zone_type j;
3691         struct zonelist *zonelist;
3692
3693         local_node = pgdat->node_id;
3694
3695         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3696         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3697
3698         /*
3699          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3700          * of all the other nodes.
3701          * We don't want to pressure a particular node, so when
3702          * building the zones for node N, we make sure that the
3703          * zones coming right after the local ones are those from
3704          * node N+1 (modulo N)
3705          */
3706         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3707                 if (!node_online(node))
3708                         continue;
3709                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3710         }
3711         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3712                 if (!node_online(node))
3713                         continue;
3714                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3715         }
3716
3717         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3718         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3719 }
3720
3721 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3722 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3723 {
3724         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3725 }
3726
3727 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3728
3729 /*
3730  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3731  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3732  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3733  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3734  * with interrupts disabled.
3735  *
3736  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3737  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3738  * hotplugged processors.
3739  *
3740  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3741  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3742  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3743  */
3744 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3745 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3746 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3747
3748 /*
3749  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3750  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3751  */
3752 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3753
3754 /* return values int ....just for stop_machine() */
3755 static int __build_all_zonelists(void *data)
3756 {
3757         int nid;
3758         int cpu;
3759         pg_data_t *self = data;
3760
3761 #ifdef CONFIG_NUMA
3762         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3763 #endif
3764
3765         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3766                 build_zonelists(self);
3767                 build_zonelist_cache(self);
3768         }
3769
3770         for_each_online_node(nid) {
3771                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3772
3773                 build_zonelists(pgdat);
3774                 build_zonelist_cache(pgdat);
3775         }
3776
3777         /*
3778          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3779          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3780          * each zone will be allocated later when the per cpu
3781          * allocator is available.
3782          *
3783          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3784          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3785          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3786          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3787          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3788          * (a chicken-egg dilemma).
3789          */
3790         for_each_possible_cpu(cpu) {
3791                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3792
3793 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3794                 /*
3795                  * We now know the "local memory node" for each node--
3796                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3797                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3798                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3799                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3800                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3801                  */
3802                 if (cpu_online(cpu))
3803                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3804 #endif
3805         }
3806
3807         return 0;
3808 }
3809
3810 /*
3811  * Called with zonelists_mutex held always
3812  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3813  */
3814 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3815 {
3816         set_zonelist_order();
3817
3818         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3819                 __build_all_zonelists(NULL);
3820                 mminit_verify_zonelist();
3821                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3822         } else {
3823 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3824                 if (zone)
3825                         setup_zone_pageset(zone);
3826 #endif
3827                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3828                    of zonelist */
3829                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3830                 /* cpuset refresh routine should be here */
3831         }
3832         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3833         /*
3834          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3835          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3836          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3837          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3838          * disabled and enable it later
3839          */
3840         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3841                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3842         else
3843                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3844
3845         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3846                 "Total pages: %ld\n",
3847                         nr_online_nodes,
3848                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3849                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3850                         vm_total_pages);
3851 #ifdef CONFIG_NUMA
3852         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3853 #endif
3854 }
3855
3856 /*
3857  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3858  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3859  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3860  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3861  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3862  * conservative, even though it seems large.
3863  *
3864  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3865  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3866  */
3867 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3868
3869 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3870 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3871 {
3872         unsigned long size = 1;
3873
3874         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3875
3876         while (size < pages)
3877                 size <<= 1;
3878
3879         /*
3880          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3881          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3882          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3883          */
3884         size = min(size, 4096UL);
3885
3886         return max(size, 4UL);
3887 }
3888 #else
3889 /*
3890  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3891  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3892  *
3893  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3894  *
3895  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3896  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3897  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3898  *
3899  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3900  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3901  *
3902  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3903  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3904  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3905  */
3906 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3907 {
3908         return 4096UL;
3909 }
3910 #endif
3911
3912 /*
3913  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3914  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3915  * hash function before the remainder is taken.
3916  */
3917 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3918 {
3919         return ffz(~size);
3920 }
3921
3922 /*
3923  * Check if a pageblock contains reserved pages
3924  */
3925 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3926 {
3927         unsigned long pfn;
3928
3929         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3930                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3931                         return 1;
3932         }
3933         return 0;
3934 }
3935
3936 /*
3937  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3938  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3939  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3940  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3941  * blocks as reclaim kicks in
3942  */
3943 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3944 {
3945         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3946         struct page *page;
3947         unsigned long block_migratetype;
3948         int reserve;
3949         int old_reserve;
3950
3951         /*
3952          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3953          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3954          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3955          * the block.
3956          */
3957         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3958         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3959         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3960         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3961                                                         pageblock_order;
3962
3963         /*
3964          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3965          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3966          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3967          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3968          * future allocation of hugepages at runtime.
3969          */
3970         reserve = min(2, reserve);
3971         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3972
3973         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3974         if (reserve == old_reserve)
3975                 return;
3976         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3977
3978         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3979                 if (!pfn_valid(pfn))
3980                         continue;
3981                 page = pfn_to_page(pfn);
3982
3983                 /* Watch out for overlapping nodes */
3984                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3985                         continue;
3986
3987                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3988
3989                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3990                 if (reserve > 0) {
3991                         /*
3992                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3993                          * them.
3994                          */
3995                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3996                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3997                                 continue;
3998
3999                         /* If this block is reserved, account for it */
4000                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4001                                 reserve--;
4002                                 continue;
4003                         }
4004
4005                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4006                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4007                                 set_pageblock_migratetype(page,
4008                                                         MIGRATE_RESERVE);
4009                                 move_freepages_block(zone, page,
4010                                                         MIGRATE_RESERVE);
4011                                 reserve--;
4012                                 continue;
4013                         }
4014                 } else if (!old_reserve) {
4015                         /*
4016                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4017                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4018                          */
4019                         break;
4020                 }
4021
4022                 /*
4023                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4024                  * take it back
4025                  */
4026                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4027                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4028                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4029                 }
4030         }
4031 }
4032
4033 /*
4034  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4035  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4036  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4037  */
4038 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4039                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4040 {
4041         struct page *page;
4042         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4043         unsigned long pfn;
4044         struct zone *z;
4045
4046         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4047                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4048
4049         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4050         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4051                 /*
4052                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4053                  * handed to this function.  They do not
4054                  * exist on hotplugged memory.
4055                  */
4056                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4057                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4058                                 continue;
4059                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4060                                 continue;
4061                 }
4062                 page = pfn_to_page(pfn);
4063                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4064                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4065                 init_page_count(page);
4066                 page_mapcount_reset(page);
4067                 page_cpupid_reset_last(page);
4068                 SetPageReserved(page);
4069                 /*
4070                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4071                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4072                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4073                  * the address space during boot when many long-lived
4074                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4075                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4076                  * setup_zone_migrate_reserve()
4077                  *
4078                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4079                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4080                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4081                  * pfn out of zone.
4082                  */
4083                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4084                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4085                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4086                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4087
4088                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4089 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4090                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4091                 if (!is_highmem_idx(zone))
4092                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4093 #endif
4094         }
4095 }
4096
4097 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4098 {
4099         int order, t;
4100         for_each_migratetype_order(order, t) {
4101                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4102                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4103         }
4104 }
4105
4106 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4107 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4108         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4109 #endif
4110
4111 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4112 {
4113 #ifdef CONFIG_MMU
4114         int batch;
4115
4116         /*
4117          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4118          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4119          *
4120          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4121          */
4122         batch = zone->managed_pages / 1024;
4123         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4124                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4125         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4126         if (batch < 1)
4127                 batch = 1;
4128
4129         /*
4130          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4131          * of 2 value was found to be more likely to have
4132          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4133          *
4134          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4135          * batches of pages, one task can end up with a lot
4136          * of pages of one half of the possible page colors
4137          * and the other with pages of the other colors.
4138          */
4139         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4140
4141         return batch;
4142
4143 #else
4144         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4145          * conditions.
4146          *
4147          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4148          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4149          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4150          *
4151          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4152          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4153          * can be a significant delay between the individual batches being
4154          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4155          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4156          */
4157         return 0;
4158 #endif
4159 }
4160
4161 /*
4162  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4163  * ->batch must never be higher then ->high.
4164  * The following function updates them in a safe manner without read side
4165  * locking.
4166  *
4167  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4168  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4169  *
4170  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4171  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4172  * exist).
4173  */
4174 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4175                 unsigned long batch)
4176 {
4177        /* start with a fail safe value for batch */
4178         pcp->batch = 1;
4179         smp_wmb();
4180
4181        /* Update high, then batch, in order */
4182         pcp->high = high;
4183         smp_wmb();
4184
4185         pcp->batch = batch;
4186 }
4187
4188 /* a companion to pageset_set_high() */
4189 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4190 {
4191         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4192 }
4193
4194 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4195 {
4196         struct per_cpu_pages *pcp;
4197         int migratetype;
4198
4199         memset(p, 0, sizeof(*p));
4200
4201         pcp = &p->pcp;
4202         pcp->count = 0;
4203         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4204                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4205 }
4206
4207 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4208 {
4209         pageset_init(p);
4210         pageset_set_batch(p, batch);
4211 }
4212
4213 /*
4214  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4215  * to the value high for the pageset p.
4216  */
4217 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4218                                 unsigned long high)
4219 {
4220         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4221         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4222                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4223
4224         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4225 }
4226
4227 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4228                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4229 {
4230         if (percpu_pagelist_fraction)
4231                 pageset_set_high(pcp,
4232                         (zone->managed_pages /
4233                                 percpu_pagelist_fraction));
4234         else
4235                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4236 }
4237
4238 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4239 {
4240         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4241
4242         pageset_init(pcp);
4243         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4244 }
4245
4246 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4247 {
4248         int cpu;
4249         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4250         for_each_possible_cpu(cpu)
4251                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4252 }
4253
4254 /*
4255  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4256  * Before this call only boot pagesets were available.
4257  */
4258 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4259 {
4260         struct zone *zone;
4261
4262         for_each_populated_zone(zone)
4263                 setup_zone_pageset(zone);
4264 }
4265
4266 static noinline __init_refok
4267 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4268 {
4269         int i;
4270         size_t alloc_size;
4271
4272         /*
4273          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4274          * per zone.
4275          */
4276         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4277                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4278         zone->wait_table_bits =
4279                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4280         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4281                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4282
4283         if (!slab_is_available()) {
4284                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4285                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4286                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4287         } else {
4288                 /*
4289                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4290                  * via memory hot-add.
4291                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4292                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4293                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4294                  * node itself as well.
4295                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4296                  * necessary.
4297                  */
4298                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4299         }
4300         if (!zone->wait_table)
4301                 return -ENOMEM;
4302
4303         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4304                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4305
4306         return 0;
4307 }
4308
4309 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4310 {
4311         /*
4312          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4313          * relies on the ability of the linker to provide the
4314          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4315          */
4316         zone->pageset = &boot_pageset;
4317
4318         if (populated_zone(zone))
4319                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4320                         zone->name, zone->present_pages,
4321                                          zone_batchsize(zone));
4322 }
4323
4324 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4325                                         unsigned long zone_start_pfn,
4326                                         unsigned long size,
4327                                         enum memmap_context context)
4328 {
4329         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4330         int ret;
4331         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4332         if (ret)
4333                 return ret;
4334         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4335
4336         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4337
4338         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4339                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4340                         pgdat->node_id,
4341                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4342                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4343
4344         zone_init_free_lists(zone);
4345
4346         return 0;
4347 }
4348
4349 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4350 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4351 /*
4352  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4353  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4354  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4355  * alternative
4356  */
4357 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4358 {
4359         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4360         int nid;
4361         /*
4362          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4363          * when the kernel is running single-threaded.
4364          */
4365         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4366         static int __meminitdata last_nid;
4367
4368         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4369                 return last_nid;
4370
4371         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4372         if (nid != -1) {
4373                 last_start_pfn = start_pfn;
4374                 last_end_pfn = end_pfn;
4375                 last_nid = nid;
4376         }
4377
4378         return nid;
4379 }
4380 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4381
4382 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4383 {
4384         int nid;
4385
4386         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4387         if (nid >= 0)
4388                 return nid;
4389         /* just returns 0 */
4390         return 0;
4391 }
4392
4393 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4394 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4395 {
4396         int nid;
4397
4398         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4399         if (nid >= 0 && nid != node)
4400                 return false;
4401         return true;
4402 }
4403 #endif
4404
4405 /**
4406  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4407  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4408  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4409  *
4410  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4411  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4412  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4413  * manually.
4414  */
4415 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4416 {
4417         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4418         int i, this_nid;
4419
4420         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4421                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4422                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4423
4424                 if (start_pfn < end_pfn)
4425                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4426                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4427                                         this_nid);
4428         }
4429 }
4430
4431 /**
4432  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4433  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4434  *
4435  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4436  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4437  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4438  */
4439 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4440 {
4441         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4442         int i, this_nid;
4443
4444         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4445                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4446 }
4447
4448 /**
4449  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4450  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4451  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4452  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4453  *
4454  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4455  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4456  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4457  * PFNs will be 0.
4458  */
4459 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4460                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4461 {
4462         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4463         int i;
4464
4465         *start_pfn = -1UL;
4466         *end_pfn = 0;
4467
4468         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4469                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4470                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4471         }
4472
4473         if (*start_pfn == -1UL)
4474                 *start_pfn = 0;
4475 }
4476
4477 /*
4478  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4479  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4480  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4481  */
4482 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4483 {
4484         int zone_index;
4485         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4486                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4487                         continue;
4488
4489                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4490                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4491                         break;
4492         }
4493
4494         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4495         movable_zone = zone_index;
4496 }
4497
4498 /*
4499  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4500  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4501  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4502  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4503  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4504  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4505  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4506  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4507  */
4508 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4509                                         unsigned long zone_type,
4510                                         unsigned long node_start_pfn,
4511                                         unsigned long node_end_pfn,
4512                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4513                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4514 {
4515         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4516         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4517                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4518                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4519                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4520                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4521                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4522
4523                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4524                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4525                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4526                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4527
4528                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4529                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4530                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4531         }
4532 }
4533
4534 /*
4535  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4536  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4537  */
4538 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4539                                         unsigned long zone_type,
4540                                         unsigned long node_start_pfn,
4541                                         unsigned long node_end_pfn,
4542                                         unsigned long *ignored)
4543 {
4544         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4545
4546         /* Get the start and end of the zone */
4547         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4548         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4549         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4550                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4551                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4552
4553         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4554         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4555                 return 0;
4556
4557         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4558         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4559         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4560
4561         /* Return the spanned pages */
4562         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4563 }
4564
4565 /*
4566  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4567  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4568  */
4569 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4570                                 unsigned long range_start_pfn,
4571                                 unsigned long range_end_pfn)
4572 {
4573         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4574         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4575         int i;
4576
4577         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4578                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4579                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4580                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4581         }
4582         return nr_absent;
4583 }
4584
4585 /**
4586  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4587  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4588  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4589  *
4590  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4591  */
4592 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4593                                                         unsigned long end_pfn)
4594 {
4595         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4596 }
4597
4598 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4599 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4600                                         unsigned long zone_type,
4601                                         unsigned long node_start_pfn,
4602                                         unsigned long node_end_pfn,
4603                                         unsigned long *ignored)
4604 {
4605         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4606         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4607         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4608
4609         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4610         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4611
4612         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4613                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4614                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4615         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4616 }
4617
4618 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4619 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4620                                         unsigned long zone_type,
4621                                         unsigned long node_start_pfn,
4622                                         unsigned long node_end_pfn,
4623                                         unsigned long *zones_size)
4624 {
4625         return zones_size[zone_type];
4626 }
4627
4628 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4629                                                 unsigned long zone_type,
4630                                                 unsigned long node_start_pfn,
4631                                                 unsigned long node_end_pfn,
4632                                                 unsigned long *zholes_size)
4633 {
4634         if (!zholes_size)
4635                 return 0;
4636
4637         return zholes_size[zone_type];
4638 }
4639
4640 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4641
4642 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4643                                                 unsigned long node_start_pfn,
4644                                                 unsigned long node_end_pfn,
4645                                                 unsigned long *zones_size,
4646                                                 unsigned long *zholes_size)
4647 {
4648         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4649         enum zone_type i;
4650
4651         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4652                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4653                                                          node_start_pfn,
4654                                                          node_end_pfn,
4655                                                          zones_size);
4656         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4657
4658         realtotalpages = totalpages;
4659         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4660                 realtotalpages -=
4661                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4662                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4663                                                   zholes_size);
4664         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4665         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4666                                                         realtotalpages);
4667 }
4668
4669 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4670 /*
4671  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4672  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4673  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4674  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4675  * bytes.
4676  */
4677 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4678 {
4679         unsigned long usemapsize;
4680
4681         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4682         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4683         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4684         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4685         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4686
4687         return usemapsize / 8;
4688 }
4689
4690 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4691                                 struct zone *zone,
4692                                 unsigned long zone_start_pfn,
4693                                 unsigned long zonesize)
4694 {
4695         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4696         zone->pageblock_flags = NULL;
4697         if (usemapsize)
4698                 zone->pageblock_flags =
4699                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4700                                                          pgdat->node_id);
4701 }
4702 #else
4703 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4704                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4705 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4706
4707 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4708
4709 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4710 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4711 {
4712         unsigned int order;
4713
4714         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4715         if (pageblock_order)
4716                 return;
4717
4718         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4719                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4720         else
4721                 order = MAX_ORDER - 1;
4722
4723         /*
4724          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4725          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4726          * powerpc.
4727          */
4728         pageblock_order = order;
4729 }
4730 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4731
4732 /*
4733  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4734  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4735  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4736  * the kernel config
4737  */
4738 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4739 {
4740 }
4741
4742 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4743
4744 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4745                                                    unsigned long present_pages)
4746 {
4747         unsigned long pages = spanned_pages;
4748
4749         /*
4750          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4751          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4752          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4753          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4754          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4755          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4756          */
4757         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4758             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4759                 pages = present_pages;
4760
4761         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4762 }
4763
4764 /*
4765  * Set up the zone data structures:
4766  *   - mark all pages reserved
4767  *   - mark all memory queues empty
4768  *   - clear the memory bitmaps
4769  *
4770  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4771  */
4772 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4773                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4774                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4775 {
4776         enum zone_type j;
4777         int nid = pgdat->node_id;
4778         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4779         int ret;
4780
4781         pgdat_resize_init(pgdat);
4782 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4783         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4784         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4785         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4786 #endif
4787         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4788         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4789         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4790
4791         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4792                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4793                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4794
4795                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4796                                                   node_end_pfn, zones_size);
4797                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4798                                                                 node_start_pfn,
4799                                                                 node_end_pfn,
4800                                                                 zholes_size);
4801
4802                 /*
4803                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4804                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4805                  * and per-cpu initialisations
4806                  */
4807                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4808                 if (freesize >= memmap_pages) {
4809                         freesize -= memmap_pages;
4810                         if (memmap_pages)
4811                                 printk(KERN_DEBUG
4812                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4813                                        zone_names[j], memmap_pages);
4814                 } else
4815                         printk(KERN_WARNING
4816                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4817                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4818
4819                 /* Account for reserved pages */
4820                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4821                         freesize -= dma_reserve;
4822                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4823                                         zone_names[0], dma_reserve);
4824                 }
4825
4826                 if (!is_highmem_idx(j))
4827                         nr_kernel_pages += freesize;
4828                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4829                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4830                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4831                 nr_all_pages += freesize;
4832
4833                 zone->spanned_pages = size;
4834                 zone->present_pages = realsize;
4835                 /*
4836                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4837                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4838                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4839                  */
4840                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4841 #ifdef CONFIG_NUMA
4842                 zone->node = nid;
4843                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4844                                                 / 100;
4845                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4846 #endif
4847                 zone->name = zone_names[j];
4848                 spin_lock_init(&zone->lock);
4849                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4850                 zone_seqlock_init(zone);
4851                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4852                 zone_pcp_init(zone);
4853
4854                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4855                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4856
4857                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4858                 if (!size)
4859                         continue;
4860
4861                 set_pageblock_order();
4862                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4863                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4864                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4865                 BUG_ON(ret);
4866                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4867                 zone_start_pfn += size;
4868         }
4869 }
4870
4871 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4872 {
4873         /* Skip empty nodes */
4874         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4875                 return;
4876
4877 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4878         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4879         if (!pgdat->node_mem_map) {
4880                 unsigned long size, start, end;
4881                 struct page *map;
4882
4883                 /*
4884                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4885                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4886                  * for the buddy allocator to function correctly.
4887                  */
4888                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4889                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4890                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4891                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4892                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4893                 if (!map)
4894                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4895                                                                pgdat->node_id);
4896                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4897         }
4898 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4899         /*
4900          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4901          */
4902         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4903                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4904 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4905                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4906                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4907 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4908         }
4909 #endif
4910 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4911 }
4912
4913 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4914                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4915 {
4916         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4917         unsigned long start_pfn = 0;
4918         unsigned long end_pfn = 0;
4919
4920         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4921         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4922
4923         pgdat->node_id = nid;
4924         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4925 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4926         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4927 #endif
4928         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4929                                   zones_size, zholes_size);
4930
4931         alloc_node_mem_map(pgdat);
4932 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4933         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4934                 nid, (unsigned long)pgdat,
4935                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4936 #endif
4937
4938         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4939                             zones_size, zholes_size);
4940 }
4941
4942 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4943
4944 #if MAX_NUMNODES > 1
4945 /*
4946  * Figure out the number of possible node ids.
4947  */
4948 void __init setup_nr_node_ids(void)
4949 {
4950         unsigned int node;
4951         unsigned int highest = 0;
4952
4953         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4954                 highest = node;
4955         nr_node_ids = highest + 1;
4956 }
4957 #endif
4958
4959 /**
4960  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4961  *
4962  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4963  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4964  * all the nodes.
4965  *
4966  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4967  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4968  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4969  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4970  *
4971  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4972  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4973  * populated node map.
4974  *
4975  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4976  * requirement (single node).
4977  */
4978 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4979 {
4980         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4981         unsigned long start, end, mask;
4982         int last_nid = -1;
4983         int i, nid;
4984
4985         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4986                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4987                         last_nid = nid;
4988                         last_end = end;
4989                         continue;
4990                 }
4991
4992                 /*
4993                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4994                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4995                  * too coarse to separate the current node from the last.
4996                  */
4997                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4998                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4999                         mask <<= 1;
5000
5001                 /* accumulate all internode masks */
5002                 accl_mask |= mask;
5003         }
5004
5005         /* convert mask to number of pages */
5006         return ~accl_mask + 1;
5007 }
5008
5009 /* Find the lowest pfn for a node */
5010 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5011 {
5012         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5013         unsigned long start_pfn;
5014         int i;
5015
5016         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5017                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5018
5019         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5020                 printk(KERN_WARNING
5021                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5022                 return 0;
5023         }
5024
5025         return min_pfn;
5026 }
5027
5028 /**
5029  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5030  *
5031  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5032  * add_active_range().
5033  */
5034 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5035 {
5036         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5037 }
5038
5039 /*
5040  * early_calculate_totalpages()
5041  * Sum pages in active regions for movable zone.
5042  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5043  */
5044 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5045 {
5046         unsigned long totalpages = 0;
5047         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5048         int i, nid;
5049
5050         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5051                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5052
5053                 totalpages += pages;
5054                 if (pages)
5055                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5056         }
5057         return totalpages;
5058 }
5059
5060 /*
5061  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5062  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5063  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5064  * others
5065  */
5066 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5067 {
5068         int i, nid;
5069         unsigned long usable_startpfn;
5070         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5071         /* save the state before borrow the nodemask */
5072         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5073         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5074         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5075         struct memblock_region *r;
5076
5077         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5078         find_usable_zone_for_movable();
5079
5080         /*
5081          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5082          * options.
5083          */
5084         if (movable_node_is_enabled()) {
5085                 for_each_memblock(memory, r) {
5086                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5087                                 continue;
5088
5089                         nid = r->nid;
5090
5091                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5092                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5093                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5094                                 usable_startpfn;
5095                 }
5096
5097                 goto out2;
5098         }
5099
5100         /*
5101          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5102          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5103          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5104          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5105          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5106          * what movablecore would have allowed.
5107          */
5108         if (required_movablecore) {
5109                 unsigned long corepages;
5110
5111                 /*
5112                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5113                  * was requested by the user
5114                  */
5115                 required_movablecore =
5116                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5117                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5118
5119                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5120         }
5121
5122         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5123         if (!required_kernelcore)
5124                 goto out;
5125
5126         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5127         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5128
5129 restart:
5130         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5131         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5132         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5133                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5134
5135                 /*
5136                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5137                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5138                  * amount of memory for the kernel
5139                  */
5140                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5141                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5142
5143                 /*
5144                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5145                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5146                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5147                  */
5148                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5149
5150                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5151                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5152                         unsigned long size_pages;
5153
5154                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5155                         if (start_pfn >= end_pfn)
5156                                 continue;
5157
5158                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5159                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5160                                 unsigned long kernel_pages;
5161                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5162                                                                 - start_pfn;
5163
5164                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5165                                                         kernelcore_remaining);
5166                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5167                                                         required_kernelcore);
5168
5169                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5170                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5171
5172                                         /*
5173                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5174                                          * that if we have to rebalance
5175                                          * kernelcore across nodes, we will
5176                                          * not double account here
5177                                          */
5178                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5179                                         continue;
5180                                 }
5181                                 start_pfn = usable_startpfn;
5182                         }
5183
5184                         /*
5185                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5186                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5187                          * number of pages used as kernelcore
5188                          */
5189                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5190                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5191                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5192                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5193
5194                         /*
5195                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5196                          * break if the kernelcore for this node has been
5197                          * satisfied
5198                          */
5199                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5200                                                                 size_pages);
5201                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5202                         if (!kernelcore_remaining)
5203                                 break;
5204                 }
5205         }
5206
5207         /*
5208          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5209          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5210          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5211          * satisfied
5212          */
5213         usable_nodes--;
5214         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5215                 goto restart;
5216
5217 out2:
5218         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5219         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5220                 zone_movable_pfn[nid] =
5221                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5222
5223 out:
5224         /* restore the node_state */
5225         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5226 }
5227
5228 /* Any regular or high memory on that node ? */
5229 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5230 {
5231         enum zone_type zone_type;
5232
5233         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5234                 return;
5235
5236         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5237                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5238                 if (populated_zone(zone)) {
5239                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5240                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5241                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5242                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5243                         break;
5244                 }
5245         }
5246 }
5247
5248 /**
5249  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5250  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5251  *
5252  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5253  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5254  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5255  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5256  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5257  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5258  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5259  * at arch_max_dma_pfn.
5260  */
5261 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5262 {
5263         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5264         int i, nid;
5265
5266         /* Record where the zone boundaries are */
5267         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5268                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5269         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5270                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5271         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5272         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5273         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5274                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5275                         continue;
5276                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5277                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5278                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5279                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5280         }
5281         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5282         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5283
5284         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5285         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5286         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5287
5288         /* Print out the zone ranges */
5289         printk("Zone ranges:\n");
5290         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5291                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5292                         continue;
5293                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5294                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5295                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5296                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5297                 else
5298                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5299                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5300                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5301                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5302         }
5303
5304         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5305         printk("Movable zone start for each node\n");
5306         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5307                 if (zone_movable_pfn[i])
5308                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5309                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5310         }
5311
5312         /* Print out the early node map */
5313         printk("Early memory node ranges\n");
5314         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5315                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5316                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5317
5318         /* Initialise every node */
5319         mminit_verify_pageflags_layout();
5320         setup_nr_node_ids();
5321         for_each_online_node(nid) {
5322                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5323                 free_area_init_node(nid, NULL,
5324                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5325
5326                 /* Any memory on that node */
5327                 if (pgdat->node_present_pages)
5328                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5329                 check_for_memory(pgdat, nid);
5330         }
5331 }
5332
5333 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5334 {
5335         unsigned long long coremem;
5336         if (!p)
5337                 return -EINVAL;
5338
5339         coremem = memparse(p, &p);
5340         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5341
5342         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5343         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5344
5345         return 0;
5346 }
5347
5348 /*
5349  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5350  * cannot be reclaimed or migrated.
5351  */
5352 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5353 {
5354         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5355 }
5356
5357 /*
5358  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5359  * can be reclaimed or migrated.
5360  */
5361 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5362 {
5363         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5364 }
5365
5366 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5367 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5368
5369 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5370
5371 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5372 {
5373         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5374         page_zone(page)->managed_pages += count;
5375         totalram_pages += count;
5376 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5377         if (PageHighMem(page))
5378                 totalhigh_pages += count;
5379 #endif
5380         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5381 }
5382 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5383
5384 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5385 {
5386         void *pos;
5387         unsigned long pages = 0;
5388
5389         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5390         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5391         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5392                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5393                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5394                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5395         }
5396
5397         if (pages && s)
5398                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5399                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5400
5401         return pages;
5402 }
5403 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5404
5405 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5406 void free_highmem_page(struct page *page)
5407 {
5408         __free_reserved_page(page);
5409         totalram_pages++;
5410         page_zone(page)->managed_pages++;
5411         totalhigh_pages++;
5412 }
5413 #endif
5414
5415
5416 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5417 {
5418         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5419         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5420
5421         physpages = get_num_physpages();
5422         codesize = _etext - _stext;
5423         datasize = _edata - _sdata;
5424         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5425         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5426         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5427         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5428
5429         /*
5430          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5431          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5432          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5433          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5434          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5435          */
5436 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5437         do { \
5438                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5439                         size -= adj; \
5440         } while (0)
5441
5442         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5443                      _sinittext, init_code_size);
5444         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5445         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5446         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5447         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5448
5449 #undef  adj_init_size
5450
5451         printk("Memory: %luK/%luK available "
5452                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5453                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5454 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5455                ", %luK highmem"
5456 #endif
5457                "%s%s)\n",
5458                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5459                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5460                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5461                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5462 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5463                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5464 #endif
5465                str ? ", " : "", str ? str : "");
5466 }
5467
5468 /**
5469  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5470  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5471  *
5472  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5473  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5474  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5475  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5476  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5477  * smaller per-cpu batchsize.
5478  */
5479 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5480 {
5481         dma_reserve = new_dma_reserve;
5482 }
5483
5484 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5485 {
5486         free_area_init_node(0, zones_size,
5487                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5488 }
5489
5490 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5491                                  unsigned long action, void *hcpu)
5492 {
5493         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5494
5495         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5496                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5497                 drain_pages(cpu);
5498
5499                 /*
5500                  * Spill the event counters of the dead processor
5501                  * into the current processors event counters.
5502                  * This artificially elevates the count of the current
5503                  * processor.
5504                  */
5505                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5506
5507                 /*
5508                  * Zero the differential counters of the dead processor
5509                  * so that the vm statistics are consistent.
5510                  *
5511                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5512                  * race with what we are doing.
5513                  */
5514                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5515         }
5516         return NOTIFY_OK;
5517 }
5518
5519 void __init page_alloc_init(void)
5520 {
5521         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5522 }
5523
5524 /*
5525  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5526  *      or min_free_kbytes changes.
5527  */
5528 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5529 {
5530         struct pglist_data *pgdat;
5531         unsigned long reserve_pages = 0;
5532         enum zone_type i, j;
5533
5534         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5535                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5536                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5537                         unsigned long max = 0;
5538
5539                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5540                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5541                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5542                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5543                         }
5544
5545                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5546                         max += high_wmark_pages(zone);
5547
5548                         if (max > zone->managed_pages)
5549                                 max = zone->managed_pages;
5550                         reserve_pages += max;
5551                         /*
5552                          * Lowmem reserves are not available to
5553                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5554                          * kswapd tries to balance zones to their high
5555                          * watermark.  As a result, neither should be
5556                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5557                          * situation where reclaim has to clean pages
5558                          * in order to balance the zones.
5559                          */
5560                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5561                 }
5562         }
5563         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5564         totalreserve_pages = reserve_pages;
5565 }
5566
5567 /*
5568  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5569  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5570  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5571  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5572  */
5573 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5574 {
5575         struct pglist_data *pgdat;
5576         enum zone_type j, idx;
5577
5578         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5579                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5580                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5581                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5582
5583                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5584
5585                         idx = j;
5586                         while (idx) {
5587                                 struct zone *lower_zone;
5588
5589                                 idx--;
5590
5591                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5592                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5593
5594                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5595                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5596                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5597                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5598                         }
5599                 }
5600         }
5601
5602         /* update totalreserve_pages */
5603         calculate_totalreserve_pages();
5604 }
5605
5606 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5607 {
5608         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5609         unsigned long lowmem_pages = 0;
5610         struct zone *zone;
5611         unsigned long flags;
5612
5613         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5614         for_each_zone(zone) {
5615                 if (!is_highmem(zone))
5616                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5617         }
5618
5619         for_each_zone(zone) {
5620                 u64 tmp;
5621
5622                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5623                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5624                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5625                 if (is_highmem(zone)) {
5626                         /*
5627                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5628                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5629                          * value here.
5630                          *
5631                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5632                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5633                          * not be capped for highmem.
5634                          */
5635                         unsigned long min_pages;
5636
5637                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5638                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5639                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5640                 } else {
5641                         /*
5642                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5643                          * proportionate to the zone's size.
5644                          */
5645                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5646                 }
5647
5648                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5649                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5650
5651                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5652                                       high_wmark_pages(zone) -
5653                                       low_wmark_pages(zone) -
5654                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5655
5656                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5657                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5658         }
5659
5660         /* update totalreserve_pages */
5661         calculate_totalreserve_pages();
5662 }
5663
5664 /**
5665  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5666  * or when memory is hot-{added|removed}
5667  *
5668  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5669  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5670  */
5671 void setup_per_zone_wmarks(void)
5672 {
5673         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5674         __setup_per_zone_wmarks();
5675         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5676 }
5677
5678 /*
5679  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5680  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5681  * to be referenced again before it is swapped out.
5682  *
5683  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5684  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5685  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5686  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5687  *
5688  * total     target    max
5689  * memory    ratio     inactive anon
5690  * -------------------------------------
5691  *   10MB       1         5MB
5692  *  100MB       1        50MB
5693  *    1GB       3       250MB
5694  *   10GB      10       0.9GB
5695  *  100GB      31         3GB
5696  *    1TB     101        10GB
5697  *   10TB     320        32GB
5698  */
5699 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5700 {
5701         unsigned int gb, ratio;
5702
5703         /* Zone size in gigabytes */
5704         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5705         if (gb)
5706                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5707         else
5708                 ratio = 1;
5709
5710         zone->inactive_ratio = ratio;
5711 }
5712
5713 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5714 {
5715         struct zone *zone;
5716
5717         for_each_zone(zone)
5718                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5719 }
5720
5721 /*
5722  * Initialise min_free_kbytes.
5723  *
5724  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5725  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5726  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5727  *
5728  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5729  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5730  *
5731  * which yields
5732  *
5733  * 16MB:        512k
5734  * 32MB:        724k
5735  * 64MB:        1024k
5736  * 128MB:       1448k
5737  * 256MB:       2048k
5738  * 512MB:       2896k
5739  * 1024MB:      4096k
5740  * 2048MB:      5792k
5741  * 4096MB:      8192k
5742  * 8192MB:      11584k
5743  * 16384MB:     16384k
5744  */
5745 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5746 {
5747         unsigned long lowmem_kbytes;
5748         int new_min_free_kbytes;
5749
5750         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5751         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5752
5753         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5754                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5755                 if (min_free_kbytes < 128)
5756                         min_free_kbytes = 128;
5757                 if (min_free_kbytes > 65536)
5758                         min_free_kbytes = 65536;
5759         } else {
5760                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5761                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5762         }
5763         setup_per_zone_wmarks();
5764         refresh_zone_stat_thresholds();
5765         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5766         setup_per_zone_inactive_ratio();
5767         return 0;
5768 }
5769 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5770
5771 /*
5772  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5773  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5774  *      changes.
5775  */
5776 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5777         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5778 {
5779         int rc;
5780
5781         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5782         if (rc)
5783                 return rc;
5784
5785         if (write) {
5786                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5787                 setup_per_zone_wmarks();
5788         }
5789         return 0;
5790 }
5791
5792 #ifdef CONFIG_NUMA
5793 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5794         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5795 {
5796         struct zone *zone;
5797         int rc;
5798
5799         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5800         if (rc)
5801                 return rc;
5802
5803         for_each_zone(zone)
5804                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5805                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5806         return 0;
5807 }
5808
5809 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5810         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5811 {
5812         struct zone *zone;
5813         int rc;
5814
5815         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5816         if (rc)
5817                 return rc;
5818
5819         for_each_zone(zone)
5820                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5821                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5822         return 0;
5823 }
5824 #endif
5825
5826 /*
5827  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5828  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5829  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5830  *
5831  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5832  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5833  * if in function of the boot time zone sizes.
5834  */
5835 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5836         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5837 {
5838         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5839         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5840         return 0;
5841 }
5842
5843 /*
5844  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5845  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5846  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5847  */
5848 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5849         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5850 {
5851         struct zone *zone;
5852         unsigned int cpu;
5853         int ret;
5854
5855         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5856         if (!write || (ret < 0))
5857                 return ret;
5858
5859         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5860         for_each_populated_zone(zone) {
5861                 unsigned long  high;
5862                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5863                 for_each_possible_cpu(cpu)
5864                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5865                                          high);
5866         }
5867         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5868         return 0;
5869 }
5870
5871 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5872
5873 #ifdef CONFIG_NUMA
5874 static int __init set_hashdist(char *str)
5875 {
5876         if (!str)
5877                 return 0;
5878         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5879         return 1;
5880 }
5881 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5882 #endif
5883
5884 /*
5885  * allocate a large system hash table from bootmem
5886  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5887  *   quantity of entries
5888  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5889  */
5890 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5891                                      unsigned long bucketsize,
5892                                      unsigned long numentries,
5893                                      int scale,
5894                                      int flags,
5895                                      unsigned int *_hash_shift,
5896                                      unsigned int *_hash_mask,
5897                                      unsigned long low_limit,
5898                                      unsigned long high_limit)
5899 {
5900         unsigned long long max = high_limit;
5901         unsigned long log2qty, size;
5902         void *table = NULL;
5903
5904         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5905         if (!numentries) {
5906                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5907                 numentries = nr_kernel_pages;
5908
5909                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5910                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5911                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5912
5913                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5914                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5915                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5916                 else
5917                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5918
5919                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5920                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5921                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5922                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5923                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5924                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5925                                 BUG_ON(!numentries);
5926                         }
5927                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5928                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5929         }
5930         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5931
5932         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5933         if (max == 0) {
5934                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5935                 do_div(max, bucketsize);
5936         }
5937         max = min(max, 0x80000000ULL);
5938
5939         if (numentries < low_limit)
5940                 numentries = low_limit;
5941         if (numentries > max)
5942                 numentries = max;
5943
5944         log2qty = ilog2(numentries);
5945
5946         do {
5947                 size = bucketsize << log2qty;
5948                 if (flags & HASH_EARLY)
5949                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5950                 else if (hashdist)
5951                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5952                 else {
5953                         /*
5954                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5955                          * some pages at the end of hash table which
5956                          * alloc_pages_exact() automatically does
5957                          */
5958                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5959                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5960                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5961                         }
5962                 }
5963         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5964
5965         if (!table)
5966                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5967
5968         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5969                tablename,
5970                (1UL << log2qty),
5971                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5972                size);
5973
5974         if (_hash_shift)
5975                 *_hash_shift = log2qty;
5976         if (_hash_mask)
5977                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5978
5979         return table;
5980 }
5981
5982 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5983 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5984                                                         unsigned long pfn)
5985 {
5986 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5987         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5988 #else
5989         return zone->pageblock_flags;
5990 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5991 }
5992
5993 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5994 {
5995 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5996         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5997         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5998 #else
5999         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6000         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6001 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6002 }
6003
6004 /**
6005  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6006  * @page: The page within the block of interest
6007  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
6008  * @end_bitidx: The last bit of interest
6009  * returns pageblock_bits flags
6010  */
6011 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
6012                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6013 {
6014         struct zone *zone;
6015         unsigned long *bitmap;
6016         unsigned long pfn, bitidx;
6017         unsigned long flags = 0;
6018         unsigned long value = 1;
6019
6020         zone = page_zone(page);
6021         pfn = page_to_pfn(page);
6022         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6023         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6024
6025         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6026                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
6027                         flags |= value;
6028
6029         return flags;
6030 }
6031
6032 /**
6033  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6034  * @page: The page within the block of interest
6035  * @start_bitidx: The first bit of interest
6036  * @end_bitidx: The last bit of interest
6037  * @flags: The flags to set
6038  */
6039 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
6040                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6041 {
6042         struct zone *zone;
6043         unsigned long *bitmap;
6044         unsigned long pfn, bitidx;
6045         unsigned long value = 1;
6046
6047         zone = page_zone(page);
6048         pfn = page_to_pfn(page);
6049         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6050         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6051         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6052
6053         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6054                 if (flags & value)
6055                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6056                 else
6057                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6058 }
6059
6060 /*
6061  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6062  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6063  *
6064  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6065  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6066  * expect this function should be exact.
6067  */
6068 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6069                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6070 {
6071         unsigned long pfn, iter, found;
6072         int mt;
6073
6074         /*
6075          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6076          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6077          */
6078         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6079                 return false;
6080         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6081         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6082                 return false;
6083
6084         pfn = page_to_pfn(page);
6085         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6086                 unsigned long check = pfn + iter;
6087
6088                 if (!pfn_valid_within(check))
6089                         continue;
6090
6091                 page = pfn_to_page(check);
6092
6093                 /*
6094                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6095                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6096                  * handle each tail page individually in migration.
6097                  */
6098                 if (PageHuge(page)) {
6099                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6100                         continue;
6101                 }
6102
6103                 /*
6104                  * We can't use page_count without pin a page
6105                  * because another CPU can free compound page.
6106                  * This check already skips compound tails of THP
6107                  * because their page->_count is zero at all time.
6108                  */
6109                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6110                         if (PageBuddy(page))
6111                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6112                         continue;
6113                 }
6114
6115                 /*
6116                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6117                  * page_count() is not 0.
6118                  */
6119                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6120                         continue;
6121
6122                 if (!PageLRU(page))
6123                         found++;
6124                 /*
6125                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6126                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6127                  * and it still to be fixed.
6128                  */
6129                 /*
6130                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6131                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6132                  *
6133                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6134                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6135                  * page at boot.
6136                  */
6137                 if (found > count)
6138                         return true;
6139         }
6140         return false;
6141 }
6142
6143 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6144 {
6145         struct zone *zone;
6146         unsigned long pfn;
6147
6148         /*
6149          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6150          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6151          * the zone but still within the section.
6152          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6153          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6154          */
6155         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6156                 return false;
6157
6158         zone = page_zone(page);
6159         pfn = page_to_pfn(page);
6160         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6161                 return false;
6162
6163         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6164 }
6165
6166 #ifdef CONFIG_CMA
6167
6168 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6169 {
6170         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6171                              pageblock_nr_pages) - 1);
6172 }
6173
6174 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6175 {
6176         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6177                                 pageblock_nr_pages));
6178 }
6179
6180 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6181 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6182                                         unsigned long start, unsigned long end)
6183 {
6184         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6185         unsigned long nr_reclaimed;
6186         unsigned long pfn = start;
6187         unsigned int tries = 0;
6188         int ret = 0;
6189
6190         migrate_prep();
6191
6192         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6193                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6194                         ret = -EINTR;
6195                         break;
6196                 }
6197
6198                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6199                         cc->nr_migratepages = 0;
6200                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6201                                                          pfn, end, true);
6202                         if (!pfn) {
6203                                 ret = -EINTR;
6204                                 break;
6205                         }
6206                         tries = 0;
6207                 } else if (++tries == 5) {
6208                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6209                         break;
6210                 }
6211
6212                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6213                                                         &cc->migratepages);
6214                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6215
6216                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6217                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6218         }
6219         if (ret < 0) {
6220                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6221                 return ret;
6222         }
6223         return 0;
6224 }
6225
6226 /**
6227  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6228  * @start:      start PFN to allocate
6229  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6230  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6231  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6232  *                      in range must have the same migratetype and it must
6233  *                      be either of the two.
6234  *
6235  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6236  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6237  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6238  * pages fall in.
6239  *
6240  * The PFN range must belong to a single zone.
6241  *
6242  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6243  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6244  * need to be freed with free_contig_range().
6245  */
6246 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6247                        unsigned migratetype)
6248 {
6249         unsigned long outer_start, outer_end;
6250         int ret = 0, order;
6251
6252         struct compact_control cc = {
6253                 .nr_migratepages = 0,
6254                 .order = -1,
6255                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6256                 .sync = true,
6257                 .ignore_skip_hint = true,
6258         };
6259         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6260
6261         /*
6262          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6263          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6264          * have different sizes, and due to the way page allocator
6265          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6266          * that page allocator won't try to merge buddies from
6267          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6268          * other migration type.
6269          *
6270          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6271          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6272          * we are interested in).  This will put all the pages in
6273          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6274          *
6275          * When this is done, we take the pages in range from page
6276          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6277          * page allocator will never consider using them.
6278          *
6279          * This lets us mark the pageblocks back as
6280          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6281          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6282          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6283          */
6284
6285         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6286                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6287                                        false);
6288         if (ret)
6289                 return ret;
6290
6291         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6292         if (ret)
6293                 goto done;
6294
6295         /*
6296          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6297          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6298          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6299          * What we are going to do is to allocate all pages from
6300          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6301          *
6302          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6303          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6304          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6305          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6306          * once this is done free the pages we are not interested in.
6307          *
6308          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6309          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6310          */
6311
6312         lru_add_drain_all();
6313         drain_all_pages();
6314
6315         order = 0;
6316         outer_start = start;
6317         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6318                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6319                         ret = -EBUSY;
6320                         goto done;
6321                 }
6322                 outer_start &= ~0UL << order;
6323         }
6324
6325         /* Make sure the range is really isolated. */
6326         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6327                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6328                        outer_start, end);
6329                 ret = -EBUSY;
6330                 goto done;
6331         }
6332
6333
6334         /* Grab isolated pages from freelists. */
6335         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6336         if (!outer_end) {
6337                 ret = -EBUSY;
6338                 goto done;
6339         }
6340
6341         /* Free head and tail (if any) */
6342         if (start != outer_start)
6343                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6344         if (end != outer_end)
6345                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6346
6347 done:
6348         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6349                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6350         return ret;
6351 }
6352
6353 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6354 {
6355         unsigned int count = 0;
6356
6357         for (; nr_pages--; pfn++) {
6358                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6359
6360                 count += page_count(page) != 1;
6361                 __free_page(page);
6362         }
6363         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6364 }
6365 #endif
6366
6367 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6368 /*
6369  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6370  * page high values need to be recalulated.
6371  */
6372 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6373 {
6374         unsigned cpu;
6375         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6376         for_each_possible_cpu(cpu)
6377                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6378                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6379         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6380 }
6381 #endif
6382
6383 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6384 {
6385         unsigned long flags;
6386         int cpu;
6387         struct per_cpu_pageset *pset;
6388
6389         /* avoid races with drain_pages()  */
6390         local_irq_save(flags);
6391         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6392                 for_each_online_cpu(cpu) {
6393                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6394                         drain_zonestat(zone, pset);
6395                 }
6396                 free_percpu(zone->pageset);
6397                 zone->pageset = &boot_pageset;
6398         }
6399         local_irq_restore(flags);
6400 }
6401
6402 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6403 /*
6404  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6405  */
6406 void
6407 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6408 {
6409         struct page *page;
6410         struct zone *zone;
6411         int order, i;
6412         unsigned long pfn;
6413         unsigned long flags;
6414         /* find the first valid pfn */
6415         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6416                 if (pfn_valid(pfn))
6417                         break;
6418         if (pfn == end_pfn)
6419                 return;
6420         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6421         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6422         pfn = start_pfn;
6423         while (pfn < end_pfn) {
6424                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6425                         pfn++;
6426                         continue;
6427                 }
6428                 page = pfn_to_page(pfn);
6429                 /*
6430                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6431                  * page_count() is not 0.
6432                  */
6433                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6434                         pfn++;
6435                         SetPageReserved(page);
6436                         continue;
6437                 }
6438
6439                 BUG_ON(page_count(page));
6440                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6441                 order = page_order(page);
6442 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6443                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6444                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6445 #endif
6446                 list_del(&page->lru);
6447                 rmv_page_order(page);
6448                 zone->free_area[order].nr_free--;
6449                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6450                         SetPageReserved((page+i));
6451                 pfn += (1 << order);
6452         }
6453         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6454 }
6455 #endif
6456
6457 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6458 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6459 {
6460         struct zone *zone = page_zone(page);
6461         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6462         unsigned long flags;
6463         int order;
6464
6465         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6466         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6467                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6468
6469                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6470                         break;
6471         }
6472         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6473
6474         return order < MAX_ORDER;
6475 }
6476 #endif
6477
6478 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6479         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6480         {1UL << PG_error,               "error"         },
6481         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6482         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6483         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6484         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6485         {1UL << PG_active,              "active"        },
6486         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6487         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6488         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6489         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6490         {1UL << PG_private,             "private"       },
6491         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6492         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6493 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6494         {1UL << PG_head,                "head"          },
6495         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6496 #else
6497         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6498 #endif
6499         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6500         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6501         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6502         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6503         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6504 #ifdef CONFIG_MMU
6505         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6506 #endif
6507 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6508         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6509 #endif
6510 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6511         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6512 #endif
6513 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6514         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6515 #endif
6516 };
6517
6518 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6519 {
6520         const char *delim = "";
6521         unsigned long mask;
6522         int i;
6523
6524         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6525
6526         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6527
6528         /* remove zone id */
6529         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6530
6531         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6532
6533                 mask = pageflag_names[i].mask;
6534                 if ((flags & mask) != mask)
6535                         continue;
6536
6537                 flags &= ~mask;
6538                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6539                 delim = "|";
6540         }
6541
6542         /* check for left over flags */
6543         if (flags)
6544                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6545
6546         printk(")\n");
6547 }
6548
6549 void dump_page_badflags(struct page *page, const char *reason,
6550                 unsigned long badflags)
6551 {
6552         printk(KERN_ALERT
6553                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6554                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6555                 page->mapping, page->index);
6556         dump_page_flags(page->flags);
6557         if (reason)
6558                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6559         if (page->flags & badflags) {
6560                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6561                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6562         }
6563         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6564 }
6565
6566 void dump_page(struct page *page, const char *reason)
6567 {
6568         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6569 }
6570 EXPORT_SYMBOL(dump_page);