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