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