rk312x-sleep: arm-off and ddr_selfrefres by soft controled
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
69 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
70 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
71 #endif
72
73 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
74 /*
75  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
76  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
77  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
78  * defined in <linux/topology.h>.
79  */
80 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
82 #endif
83
84 /*
85  * Array of node states.
86  */
87 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
88         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
89         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifndef CONFIG_NUMA
91         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
93         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif
95 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
96         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif
98         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif  /* NUMA */
100 };
101 EXPORT_SYMBOL(node_states);
102
103 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
104 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
105 /*
106  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
107  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
108  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
109  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
110  */
111 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
112
113 int percpu_pagelist_fraction;
114 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
115
116 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
117 /*
118  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
119  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
120  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
121  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
122  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
123  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
124  */
125
126 static gfp_t saved_gfp_mask;
127
128 void pm_restore_gfp_mask(void)
129 {
130         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
131         if (saved_gfp_mask) {
132                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
133                 saved_gfp_mask = 0;
134         }
135 }
136
137 void pm_restrict_gfp_mask(void)
138 {
139         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
140         WARN_ON(saved_gfp_mask);
141         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
142         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
143 }
144
145 bool pm_suspended_storage(void)
146 {
147         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
148                 return false;
149         return true;
150 }
151 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
152
153 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
154 int pageblock_order __read_mostly;
155 #endif
156
157 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
158
159 /*
160  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
161  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
162  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
163  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
164  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
165  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
166  *
167  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
168  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
169  */
170 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
171 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
172          256,
173 #endif
174 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
175          256,
176 #endif
177 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
178          32,
179 #endif
180          32,
181 };
182
183 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
184
185 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
186 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
187          "DMA",
188 #endif
189 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
190          "DMA32",
191 #endif
192          "Normal",
193 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
194          "HighMem",
195 #endif
196          "Movable",
197 };
198
199 /*
200  * Try to keep at least this much lowmem free.  Do not allow normal
201  * allocations below this point, only high priority ones. Automatically
202  * tuned according to the amount of memory in the system.
203  */
204 int min_free_kbytes = 1024;
205 int min_free_order_shift = 1;
206
207 /*
208  * Extra memory for the system to try freeing. Used to temporarily
209  * free memory, to make space for new workloads. Anyone can allocate
210  * down to the min watermarks controlled by min_free_kbytes above.
211  */
212 int extra_free_kbytes = 0;
213
214 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
215 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
216 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
217
218 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
219 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
220 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
221 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
222 static unsigned long __initdata required_movablecore;
223 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
224
225 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
226 int movable_zone;
227 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
228 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
229
230 #if MAX_NUMNODES > 1
231 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
232 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
233 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
234 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
235 #endif
236
237 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
238
239 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
240 {
241
242         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
243                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
244
245         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
246                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
247 }
248
249 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
250
251 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
252 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
253 {
254         int ret = 0;
255         unsigned seq;
256         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
257         unsigned long sp, start_pfn;
258
259         do {
260                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
261                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
262                 sp = zone->spanned_pages;
263                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
264                         ret = 1;
265         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
266
267         if (ret)
268                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
269                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
270
271         return ret;
272 }
273
274 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
275 {
276         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
277                 return 0;
278         if (zone != page_zone(page))
279                 return 0;
280
281         return 1;
282 }
283 /*
284  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
285  */
286 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
287 {
288         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
289                 return 1;
290         if (!page_is_consistent(zone, page))
291                 return 1;
292
293         return 0;
294 }
295 #else
296 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
297 {
298         return 0;
299 }
300 #endif
301
302 static void bad_page(struct page *page)
303 {
304         static unsigned long resume;
305         static unsigned long nr_shown;
306         static unsigned long nr_unshown;
307
308         /* Don't complain about poisoned pages */
309         if (PageHWPoison(page)) {
310                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
311                 return;
312         }
313
314         /*
315          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
316          * or allow a steady drip of one report per second.
317          */
318         if (nr_shown == 60) {
319                 if (time_before(jiffies, resume)) {
320                         nr_unshown++;
321                         goto out;
322                 }
323                 if (nr_unshown) {
324                         printk(KERN_ALERT
325                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
326                                 nr_unshown);
327                         nr_unshown = 0;
328                 }
329                 nr_shown = 0;
330         }
331         if (nr_shown++ == 0)
332                 resume = jiffies + 60 * HZ;
333
334         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
335                 current->comm, page_to_pfn(page));
336         dump_page(page);
337
338         print_modules();
339         dump_stack();
340 out:
341         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
342         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
343         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
344 }
345
346 /*
347  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
348  *
349  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
350  *
351  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
352  *
353  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
354  * pointing at the head page.
355  *
356  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
357  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
358  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
359  */
360
361 static void free_compound_page(struct page *page)
362 {
363         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
364 }
365
366 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
367 {
368         int i;
369         int nr_pages = 1 << order;
370
371         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
372         set_compound_order(page, order);
373         __SetPageHead(page);
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376                 set_page_count(p, 0);
377                 p->first_page = page;
378                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
379                 smp_wmb();
380                 __SetPageTail(p);
381         }
382 }
383
384 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
385 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
386 {
387         int i;
388         int nr_pages = 1 << order;
389         int bad = 0;
390
391         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
392                 bad_page(page);
393                 bad++;
394         }
395
396         __ClearPageHead(page);
397
398         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
399                 struct page *p = page + i;
400
401                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
402                         bad_page(page);
403                         bad++;
404                 }
405                 __ClearPageTail(p);
406         }
407
408         return bad;
409 }
410
411 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
412 {
413         int i;
414
415         /*
416          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
417          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
418          */
419         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
420         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
421                 clear_highpage(page + i);
422 }
423
424 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
425 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
426
427 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
428 {
429         unsigned long res;
430
431         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
432                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
433                 return 0;
434         }
435         _debug_guardpage_minorder = res;
436         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
437         return 0;
438 }
439 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
440
441 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
442 {
443         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
444 }
445
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
447 {
448         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
449 }
450 #else
451 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
452 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
453 #endif
454
455 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
456 {
457         set_page_private(page, order);
458         __SetPageBuddy(page);
459 }
460
461 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
462 {
463         __ClearPageBuddy(page);
464         set_page_private(page, 0);
465 }
466
467 /*
468  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
469  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
470  *
471  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
472  * the following equation:
473  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
474  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
475  * 1 buddy is #10:
476  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
477  *
478  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
479  * satisfies the following equation:
480  *     P = B & ~(1 << O)
481  *
482  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
483  */
484 static inline unsigned long
485 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
486 {
487         return page_idx ^ (1 << order);
488 }
489
490 /*
491  * This function checks whether a page is free && is the buddy
492  * we can do coalesce a page and its buddy if
493  * (a) the buddy is not in a hole &&
494  * (b) the buddy is in the buddy system &&
495  * (c) a page and its buddy have the same order &&
496  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
497  *
498  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
499  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
500  *
501  * For recording page's order, we use page_private(page).
502  */
503 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
504                                                                 int order)
505 {
506         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
507                 return 0;
508
509         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
510                 return 0;
511
512         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
513                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
514                 return 1;
515         }
516
517         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
518                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
519                 return 1;
520         }
521         return 0;
522 }
523
524 /*
525  * Freeing function for a buddy system allocator.
526  *
527  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
528  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
529  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
530  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
531  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
532  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
533  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
534  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
535  * parts of the VM system.
536  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
537  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
538  * order is recorded in page_private(page) field.
539  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
540  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
541  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
542  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
543  * triggers coalescing into a block of larger size.
544  *
545  * -- nyc
546  */
547
548 static inline void __free_one_page(struct page *page,
549                 struct zone *zone, unsigned int order,
550                 int migratetype)
551 {
552         unsigned long page_idx;
553         unsigned long combined_idx;
554         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
555         struct page *buddy;
556
557         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
558
559         if (unlikely(PageCompound(page)))
560                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
561                         return;
562
563         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
564
565         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
566
567         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
568         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
569
570         while (order < MAX_ORDER-1) {
571                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
572                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
573                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
574                         break;
575                 /*
576                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
577                  * merge with it and move up one order.
578                  */
579                 if (page_is_guard(buddy)) {
580                         clear_page_guard_flag(buddy);
581                         set_page_private(page, 0);
582                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
583                                                   migratetype);
584                 } else {
585                         list_del(&buddy->lru);
586                         zone->free_area[order].nr_free--;
587                         rmv_page_order(buddy);
588                 }
589                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
590                 page = page + (combined_idx - page_idx);
591                 page_idx = combined_idx;
592                 order++;
593         }
594         set_page_order(page, order);
595
596         /*
597          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
598          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
599          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
600          * that is happening, add the free page to the tail of the list
601          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
602          * as a higher order page
603          */
604         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
605                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
606                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
607                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
608                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
609                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
610                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
611                         list_add_tail(&page->lru,
612                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
613                         goto out;
614                 }
615         }
616
617         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
618 out:
619         zone->free_area[order].nr_free++;
620 }
621
622 static inline int free_pages_check(struct page *page)
623 {
624         if (unlikely(page_mapcount(page) |
625                 (page->mapping != NULL)  |
626                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
627                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
628                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
629                 bad_page(page);
630                 return 1;
631         }
632         page_nid_reset_last(page);
633         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
634                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
635         return 0;
636 }
637
638 /*
639  * Frees a number of pages from the PCP lists
640  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
641  * count is the number of pages to free.
642  *
643  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
644  * see if this freeing clears that state.
645  *
646  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
647  * pinned" detection logic.
648  */
649 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
650                                         struct per_cpu_pages *pcp)
651 {
652         int migratetype = 0;
653         int batch_free = 0;
654         int to_free = count;
655
656         spin_lock(&zone->lock);
657         zone->all_unreclaimable = 0;
658         zone->pages_scanned = 0;
659
660         while (to_free) {
661                 struct page *page;
662                 struct list_head *list;
663
664                 /*
665                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
666                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
667                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
668                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
669                  * lists
670                  */
671                 do {
672                         batch_free++;
673                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
674                                 migratetype = 0;
675                         list = &pcp->lists[migratetype];
676                 } while (list_empty(list));
677
678                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
679                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
680                         batch_free = to_free;
681
682                 do {
683                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
684
685                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
686                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
687                         list_del(&page->lru);
688                         mt = get_freepage_migratetype(page);
689                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
690                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
691                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
692                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
693                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
694                                 if (is_migrate_cma(mt))
695                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
696                         }
697                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
698         }
699         spin_unlock(&zone->lock);
700 }
701
702 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
703                                 int migratetype)
704 {
705         spin_lock(&zone->lock);
706         zone->all_unreclaimable = 0;
707         zone->pages_scanned = 0;
708
709         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
710         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
711                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
712         spin_unlock(&zone->lock);
713 }
714
715 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
716 {
717         int i;
718         int bad = 0;
719
720         trace_mm_page_free(page, order);
721         kmemcheck_free_shadow(page, order);
722
723         if (PageAnon(page))
724                 page->mapping = NULL;
725         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
726                 bad += free_pages_check(page + i);
727         if (bad)
728                 return false;
729
730         if (!PageHighMem(page)) {
731                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
732                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
733                                            PAGE_SIZE << order);
734         }
735         arch_free_page(page, order);
736         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
737
738         return true;
739 }
740
741 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
742 {
743         unsigned long flags;
744         int migratetype;
745
746         if (!free_pages_prepare(page, order))
747                 return;
748
749         local_irq_save(flags);
750         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
751         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
752         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
753         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
754         local_irq_restore(flags);
755 }
756
757 /*
758  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
759  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
760  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
761  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
762  * put_page_bootmem() to serialize writers.
763  */
764 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
765 {
766         unsigned int nr_pages = 1 << order;
767         unsigned int loop;
768
769         prefetchw(page);
770         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
771                 struct page *p = &page[loop];
772
773                 if (loop + 1 < nr_pages)
774                         prefetchw(p + 1);
775                 __ClearPageReserved(p);
776                 set_page_count(p, 0);
777         }
778
779         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
780         set_page_refcounted(page);
781         __free_pages(page, order);
782 }
783
784 #ifdef CONFIG_CMA
785 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
786 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
787 {
788         unsigned i = pageblock_nr_pages;
789         struct page *p = page;
790
791         do {
792                 __ClearPageReserved(p);
793                 set_page_count(p, 0);
794         } while (++p, --i);
795
796         set_page_refcounted(page);
797         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
798         __free_pages(page, pageblock_order);
799         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
800 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
801         if (PageHighMem(page))
802                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
803 #endif
804 }
805 #endif
806
807 /*
808  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
809  * Please do not alter this order without good reasons and regression
810  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
811  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
812  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
813  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
814  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
815  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
816  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
817  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
818  *
819  * -- nyc
820  */
821 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
822         int low, int high, struct free_area *area,
823         int migratetype)
824 {
825         unsigned long size = 1 << high;
826
827         while (high > low) {
828                 area--;
829                 high--;
830                 size >>= 1;
831                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
832
833 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
834                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
835                         /*
836                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
837                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
838                          * Corresponding page table entries will not be touched,
839                          * pages will stay not present in virtual address space
840                          */
841                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
842                         set_page_guard_flag(&page[size]);
843                         set_page_private(&page[size], high);
844                         /* Guard pages are not available for any usage */
845                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
846                                                   migratetype);
847                         continue;
848                 }
849 #endif
850                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
851                 area->nr_free++;
852                 set_page_order(&page[size], high);
853         }
854 }
855
856 /*
857  * This page is about to be returned from the page allocator
858  */
859 static inline int check_new_page(struct page *page)
860 {
861         if (unlikely(page_mapcount(page) |
862                 (page->mapping != NULL)  |
863                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
864                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
865                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
866                 bad_page(page);
867                 return 1;
868         }
869         return 0;
870 }
871
872 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
873 {
874         int i;
875
876         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
877                 struct page *p = page + i;
878                 if (unlikely(check_new_page(p)))
879                         return 1;
880         }
881
882         set_page_private(page, 0);
883         set_page_refcounted(page);
884
885         arch_alloc_page(page, order);
886         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
887
888         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
889                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
890
891         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
892                 prep_compound_page(page, order);
893
894         return 0;
895 }
896
897 /*
898  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
899  * the smallest available page from the freelists
900  */
901 static inline
902 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
903                                                 int migratetype)
904 {
905         unsigned int current_order;
906         struct free_area * area;
907         struct page *page;
908
909         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
910         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
911                 area = &(zone->free_area[current_order]);
912                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
913                         continue;
914
915                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
916                                                         struct page, lru);
917                 list_del(&page->lru);
918                 rmv_page_order(page);
919                 area->nr_free--;
920                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
921                 return page;
922         }
923
924         return NULL;
925 }
926
927
928 /*
929  * This array describes the order lists are fallen back to when
930  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
931  */
932 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
933         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
934         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
935 #ifdef CONFIG_CMA
936         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
937         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
938 #else
939         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
940 #endif
941         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
942 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
943         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
944 #endif
945 };
946
947 /*
948  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
949  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
950  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
951  */
952 int move_freepages(struct zone *zone,
953                           struct page *start_page, struct page *end_page,
954                           int migratetype)
955 {
956         struct page *page;
957         unsigned long order;
958         int pages_moved = 0;
959
960 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
961         /*
962          * page_zone is not safe to call in this context when
963          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
964          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
965          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
966          * grouping pages by mobility
967          */
968         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
969 #endif
970
971         for (page = start_page; page <= end_page;) {
972                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
973                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
974
975                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
976                         page++;
977                         continue;
978                 }
979
980                 if (!PageBuddy(page)) {
981                         page++;
982                         continue;
983                 }
984
985                 order = page_order(page);
986                 list_move(&page->lru,
987                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
988                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
989                 page += 1 << order;
990                 pages_moved += 1 << order;
991         }
992
993         return pages_moved;
994 }
995
996 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
997                                 int migratetype)
998 {
999         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1000         struct page *start_page, *end_page;
1001
1002         start_pfn = page_to_pfn(page);
1003         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1004         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1005         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1006         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1007
1008         /* Do not cross zone boundaries */
1009         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1010                 start_page = page;
1011         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1012                 return 0;
1013
1014         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1015 }
1016
1017 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1018                                         int start_order, int migratetype)
1019 {
1020         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1021
1022         while (nr_pageblocks--) {
1023                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1024                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1025         }
1026 }
1027
1028 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1029 static inline struct page *
1030 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1031 {
1032         struct free_area * area;
1033         int current_order;
1034         struct page *page;
1035         int migratetype, i;
1036
1037         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1038         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1039                                                 --current_order) {
1040                 for (i = 0;; i++) {
1041                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1042
1043                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1044                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1045                                 break;
1046
1047                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1048                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1049                                 continue;
1050
1051                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1052                                         struct page, lru);
1053
1054 #ifdef CONFIG_ARCH_ROCKCHIP
1055                         if (is_migrate_cma(migratetype)){
1056                                 int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1057                                 if (unlikely(is_migrate_isolate(mt)))
1058                                         continue;
1059                         }
1060 #endif
1061
1062                         area->nr_free--;
1063
1064                         /*
1065                          * If breaking a large block of pages, move all free
1066                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1067                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1068                          * aggressive about taking ownership of free pages
1069                          *
1070                          * On the other hand, never change migration
1071                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1072                          * pages on different free lists. We don't
1073                          * want unmovable pages to be allocated from
1074                          * MIGRATE_CMA areas.
1075                          */
1076                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1077                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1078                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1079                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1080                                 int pages;
1081                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1082                                                                 start_migratetype);
1083
1084                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1085                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1086                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1087                                         set_pageblock_migratetype(page,
1088                                                                 start_migratetype);
1089
1090                                 migratetype = start_migratetype;
1091                         }
1092
1093                         /* Remove the page from the freelists */
1094                         list_del(&page->lru);
1095                         rmv_page_order(page);
1096
1097                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1098                         if (current_order >= pageblock_order &&
1099                             !is_migrate_cma(migratetype))
1100                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1101                                                         start_migratetype);
1102
1103                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1104                                is_migrate_cma(migratetype)
1105                              ? migratetype : start_migratetype);
1106
1107                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1108                                 start_migratetype, migratetype);
1109
1110                         return page;
1111                 }
1112         }
1113
1114         return NULL;
1115 }
1116
1117 /*
1118  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1119  * Call me with the zone->lock already held.
1120  */
1121 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1122                                                 int migratetype)
1123 {
1124         struct page *page;
1125
1126 retry_reserve:
1127         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1128
1129         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1130                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1131
1132                 /*
1133                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1134                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1135                  * and we want just one call site
1136                  */
1137                 if (!page) {
1138                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1139                         goto retry_reserve;
1140                 }
1141         }
1142
1143         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1144         return page;
1145 }
1146
1147 /*
1148  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1149  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1150  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1151  */
1152 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1153                         unsigned long count, struct list_head *list,
1154                         int migratetype, int cold)
1155 {
1156         int mt = migratetype, i;
1157
1158         spin_lock(&zone->lock);
1159         for (i = 0; i < count; ++i) {
1160                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1161                 if (unlikely(page == NULL))
1162                         break;
1163
1164                 /*
1165                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1166                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1167                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1168                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1169                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1170                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1171                  * properly.
1172                  */
1173                 if (likely(cold == 0))
1174                         list_add(&page->lru, list);
1175                 else
1176                         list_add_tail(&page->lru, list);
1177                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1178                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1179                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1180                                 mt = migratetype;
1181                 }
1182                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1183                 list = &page->lru;
1184                 if (is_migrate_cma(mt))
1185                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1186                                               -(1 << order));
1187         }
1188         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1189         spin_unlock(&zone->lock);
1190         return i;
1191 }
1192
1193 #ifdef CONFIG_NUMA
1194 /*
1195  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1196  * currently executing processor on remote nodes after they have
1197  * expired.
1198  *
1199  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1200  * a single processor.
1201  */
1202 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1203 {
1204         unsigned long flags;
1205         int to_drain;
1206
1207         local_irq_save(flags);
1208         if (pcp->count >= pcp->batch)
1209                 to_drain = pcp->batch;
1210         else
1211                 to_drain = pcp->count;
1212         if (to_drain > 0) {
1213                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1214                 pcp->count -= to_drain;
1215         }
1216         local_irq_restore(flags);
1217 }
1218 #endif
1219
1220 /*
1221  * Drain pages of the indicated processor.
1222  *
1223  * The processor must either be the current processor and the
1224  * thread pinned to the current processor or a processor that
1225  * is not online.
1226  */
1227 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1228 {
1229         unsigned long flags;
1230         struct zone *zone;
1231
1232         for_each_populated_zone(zone) {
1233                 struct per_cpu_pageset *pset;
1234                 struct per_cpu_pages *pcp;
1235
1236                 local_irq_save(flags);
1237                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1238
1239                 pcp = &pset->pcp;
1240                 if (pcp->count) {
1241                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1242                         pcp->count = 0;
1243                 }
1244                 local_irq_restore(flags);
1245         }
1246 }
1247
1248 /*
1249  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1250  */
1251 void drain_local_pages(void *arg)
1252 {
1253         drain_pages(smp_processor_id());
1254 }
1255
1256 /*
1257  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1258  *
1259  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1260  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1261  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1262  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1263  * before the call to on_each_cpu_mask().
1264  */
1265 void drain_all_pages(void)
1266 {
1267         int cpu;
1268         struct per_cpu_pageset *pcp;
1269         struct zone *zone;
1270
1271         /*
1272          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1273          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1274          */
1275         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1276
1277         /*
1278          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1279          * as offline notification will cause the notified
1280          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1281          * disables preemption as part of its processing
1282          */
1283         for_each_online_cpu(cpu) {
1284                 bool has_pcps = false;
1285                 for_each_populated_zone(zone) {
1286                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1287                         if (pcp->pcp.count) {
1288                                 has_pcps = true;
1289                                 break;
1290                         }
1291                 }
1292                 if (has_pcps)
1293                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1294                 else
1295                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1296         }
1297         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1298 }
1299
1300 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1301
1302 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1303 {
1304         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1305         unsigned long flags;
1306         int order, t;
1307         struct list_head *curr;
1308
1309         if (!zone->spanned_pages)
1310                 return;
1311
1312         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1313
1314         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1315         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1316                 if (pfn_valid(pfn)) {
1317                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1318
1319                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1320                                 swsusp_unset_page_free(page);
1321                 }
1322
1323         for_each_migratetype_order(order, t) {
1324                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1325                         unsigned long i;
1326
1327                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1328                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1329                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1330                 }
1331         }
1332         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1333 }
1334 #endif /* CONFIG_PM */
1335
1336 /*
1337  * Free a 0-order page
1338  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1339  */
1340 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1341 {
1342         struct zone *zone = page_zone(page);
1343         struct per_cpu_pages *pcp;
1344         unsigned long flags;
1345         int migratetype;
1346
1347         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1348                 return;
1349
1350         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1351         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1352         local_irq_save(flags);
1353         __count_vm_event(PGFREE);
1354
1355         /*
1356          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1357          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1358          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1359          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1360          * excessively into the page allocator
1361          */
1362         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1363                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1364                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1365                         goto out;
1366                 }
1367                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1368         }
1369
1370         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1371         if (cold)
1372                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1373         else
1374                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1375         pcp->count++;
1376         if (pcp->count >= pcp->high) {
1377                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1378                 pcp->count -= pcp->batch;
1379         }
1380
1381 out:
1382         local_irq_restore(flags);
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Free a list of 0-order pages
1387  */
1388 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1389 {
1390         struct page *page, *next;
1391
1392         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1393                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1394                 free_hot_cold_page(page, cold);
1395         }
1396 }
1397
1398 /*
1399  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1400  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1401  * Each sub-page must be freed individually.
1402  *
1403  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1404  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1405  */
1406 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1407 {
1408         int i;
1409
1410         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1411         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1412
1413 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1414         /*
1415          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1416          * otherwise free the whole shadow.
1417          */
1418         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1419                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1420 #endif
1421
1422         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1423                 set_page_refcounted(page + i);
1424 }
1425 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1426
1427 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1428 {
1429         unsigned long watermark;
1430         struct zone *zone;
1431         int mt;
1432
1433         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1434
1435         zone = page_zone(page);
1436         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1437
1438         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1439                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1440                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1441                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1442                         return 0;
1443
1444                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1445         }
1446
1447         /* Remove page from free list */
1448         list_del(&page->lru);
1449         zone->free_area[order].nr_free--;
1450         rmv_page_order(page);
1451
1452         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1453         if (order >= pageblock_order - 1) {
1454                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1455                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1456                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1457                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1458                                 set_pageblock_migratetype(page,
1459                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1460                 }
1461         }
1462
1463         return 1UL << order;
1464 }
1465
1466 /*
1467  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1468  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1469  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1470  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1471  * are enabled.
1472  *
1473  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1474  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1475  */
1476 int split_free_page(struct page *page)
1477 {
1478         unsigned int order;
1479         int nr_pages;
1480
1481         order = page_order(page);
1482
1483         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1484         if (!nr_pages)
1485                 return 0;
1486
1487         /* Split into individual pages */
1488         set_page_refcounted(page);
1489         split_page(page, order);
1490         return nr_pages;
1491 }
1492
1493 /*
1494  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1495  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1496  * or two.
1497  */
1498 static inline
1499 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1500                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1501                         int migratetype)
1502 {
1503         unsigned long flags;
1504         struct page *page;
1505         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1506
1507 again:
1508         if (likely(order == 0)) {
1509                 struct per_cpu_pages *pcp;
1510                 struct list_head *list;
1511
1512                 local_irq_save(flags);
1513                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1514                 list = &pcp->lists[migratetype];
1515                 if (list_empty(list)) {
1516                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1517                                         pcp->batch, list,
1518                                         migratetype, cold);
1519                         if (unlikely(list_empty(list)))
1520                                 goto failed;
1521                 }
1522
1523                 if (cold)
1524                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1525                 else
1526                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1527
1528                 list_del(&page->lru);
1529                 pcp->count--;
1530         } else {
1531                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1532                         /*
1533                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1534                          *
1535                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1536                          * properly detect and handle allocation failures.
1537                          *
1538                          * We most definitely don't want callers attempting to
1539                          * allocate greater than order-1 page units with
1540                          * __GFP_NOFAIL.
1541                          */
1542                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1543                 }
1544                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1545                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1546                 spin_unlock(&zone->lock);
1547                 if (!page)
1548                         goto failed;
1549                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1550                                           get_pageblock_migratetype(page));
1551         }
1552
1553         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1554         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1555         local_irq_restore(flags);
1556
1557         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1558         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1559                 goto again;
1560         return page;
1561
1562 failed:
1563         local_irq_restore(flags);
1564         return NULL;
1565 }
1566
1567 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1568
1569 static struct {
1570         struct fault_attr attr;
1571
1572         u32 ignore_gfp_highmem;
1573         u32 ignore_gfp_wait;
1574         u32 min_order;
1575 } fail_page_alloc = {
1576         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1577         .ignore_gfp_wait = 1,
1578         .ignore_gfp_highmem = 1,
1579         .min_order = 1,
1580 };
1581
1582 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1583 {
1584         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1585 }
1586 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1587
1588 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1589 {
1590         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1591                 return false;
1592         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1593                 return false;
1594         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1595                 return false;
1596         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1597                 return false;
1598
1599         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1600 }
1601
1602 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1603
1604 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1605 {
1606         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1607         struct dentry *dir;
1608
1609         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1610                                         &fail_page_alloc.attr);
1611         if (IS_ERR(dir))
1612                 return PTR_ERR(dir);
1613
1614         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1615                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1616                 goto fail;
1617         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1618                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1619                 goto fail;
1620         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1621                                 &fail_page_alloc.min_order))
1622                 goto fail;
1623
1624         return 0;
1625 fail:
1626         debugfs_remove_recursive(dir);
1627
1628         return -ENOMEM;
1629 }
1630
1631 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1632
1633 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1634
1635 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1636
1637 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1638 {
1639         return false;
1640 }
1641
1642 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1643
1644 /*
1645  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1646  * of the allocation.
1647  */
1648 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1649                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1650 {
1651         /* free_pages my go negative - that's OK */
1652         long min = mark;
1653         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1654         int o;
1655         long free_cma = 0;
1656
1657         free_pages -= (1 << order) - 1;
1658         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1659                 min -= min / 2;
1660         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1661                 min -= min / 4;
1662 #ifdef CONFIG_CMA
1663         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1664         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1665                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1666 #endif
1667
1668         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1669                 return false;
1670         for (o = 0; o < order; o++) {
1671                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1672                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1673
1674                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1675                 min >>= min_free_order_shift;
1676
1677                 if (free_pages <= min)
1678                         return false;
1679         }
1680         return true;
1681 }
1682
1683 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1684                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1685 {
1686         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1687                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1688 }
1689
1690 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1691                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1692 {
1693         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1694
1695         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1696                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1697
1698         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1699                                                                 free_pages);
1700 }
1701
1702 #ifdef CONFIG_NUMA
1703 /*
1704  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1705  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1706  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1707  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1708  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1709  *
1710  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1711  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1712  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1713  *
1714  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1715  * nothing and returns NULL.
1716  *
1717  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1718  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1719  *
1720  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1721  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1722  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1723  * quickly as we can.
1724  */
1725 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1726 {
1727         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1728         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1729
1730         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1731         if (!zlc)
1732                 return NULL;
1733
1734         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1735                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1736                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1737         }
1738
1739         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1740                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1741                                         &node_states[N_MEMORY];
1742         return allowednodes;
1743 }
1744
1745 /*
1746  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1747  * if it is worth looking at further for free memory:
1748  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1749  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1750  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1751  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1752  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1753  * else return false (zero) if it is not.
1754  *
1755  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1756  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1757  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1758  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1759  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1760  * into the second scan of the zonelist.
1761  *
1762  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1763  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1764  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1765  * unturned looking for a free page.
1766  */
1767 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1768                                                 nodemask_t *allowednodes)
1769 {
1770         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1771         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1772         int n;                          /* node that zone *z is on */
1773
1774         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1775         if (!zlc)
1776                 return 1;
1777
1778         i = z - zonelist->_zonerefs;
1779         n = zlc->z_to_n[i];
1780
1781         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1782         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1787  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1788  * from that zone don't waste time re-examining it.
1789  */
1790 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1791 {
1792         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1793         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1794
1795         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1796         if (!zlc)
1797                 return;
1798
1799         i = z - zonelist->_zonerefs;
1800
1801         set_bit(i, zlc->fullzones);
1802 }
1803
1804 /*
1805  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1806  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1807  */
1808 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1809 {
1810         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1811
1812         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1813         if (!zlc)
1814                 return;
1815
1816         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1817 }
1818
1819 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1820 {
1821         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1822 }
1823
1824 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1825 {
1826         int i;
1827
1828         for_each_online_node(i)
1829                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1830                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1831                 else
1832                         zone_reclaim_mode = 1;
1833 }
1834
1835 #else   /* CONFIG_NUMA */
1836
1837 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1838 {
1839         return NULL;
1840 }
1841
1842 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1843                                 nodemask_t *allowednodes)
1844 {
1845         return 1;
1846 }
1847
1848 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1849 {
1850 }
1851
1852 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1853 {
1854 }
1855
1856 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1857 {
1858         return true;
1859 }
1860
1861 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1862 {
1863 }
1864 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1865
1866 /*
1867  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1868  * a page.
1869  */
1870 static struct page *
1871 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1872                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1873                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1874 {
1875         struct zoneref *z;
1876         struct page *page = NULL;
1877         int classzone_idx;
1878         struct zone *zone;
1879         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1880         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1881         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1882
1883         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1884 zonelist_scan:
1885         /*
1886          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1887          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1888          */
1889         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1890                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1891                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1892                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1893                                 continue;
1894                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1895                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1896                                 continue;
1897                 /*
1898                  * When allocating a page cache page for writing, we
1899                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1900                  * limit, such that no single zone holds more than its
1901                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1902                  * The dirty limits take into account the zone's
1903                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1904                  * should be able to balance it without having to
1905                  * write pages from its LRU list.
1906                  *
1907                  * This may look like it could increase pressure on
1908                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1909                  * before they are full.  But the pages that do spill
1910                  * over are limited as the lower zones are protected
1911                  * by this very same mechanism.  It should not become
1912                  * a practical burden to them.
1913                  *
1914                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1915                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1916                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1917                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1918                  * zones are together not big enough to reach the
1919                  * global limit.  The proper fix for these situations
1920                  * will require awareness of zones in the
1921                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1922                  */
1923                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1924                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1925                         goto this_zone_full;
1926
1927                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1928                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1929                         unsigned long mark;
1930                         int ret;
1931
1932                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1933                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1934                                     classzone_idx, alloc_flags))
1935                                 goto try_this_zone;
1936
1937                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1938                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1939                                 /*
1940                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1941                                  * and before considering the first zone allowed
1942                                  * by the cpuset.
1943                                  */
1944                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1945                                 zlc_active = 1;
1946                                 did_zlc_setup = 1;
1947                         }
1948
1949                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1950                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1951                                 goto this_zone_full;
1952
1953                         /*
1954                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1955                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1956                          */
1957                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1958                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1959                                 continue;
1960
1961                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1962                         switch (ret) {
1963                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1964                                 /* did not scan */
1965                                 continue;
1966                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1967                                 /* scanned but unreclaimable */
1968                                 continue;
1969                         default:
1970                                 /* did we reclaim enough */
1971                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1972                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1973                                         goto try_this_zone;
1974
1975                                 /*
1976                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
1977                                  * Only mark the zone full if checking the min
1978                                  * watermark or if we failed to reclaim just
1979                                  * 1<<order pages or else the page allocator
1980                                  * fastpath will prematurely mark zones full
1981                                  * when the watermark is between the low and
1982                                  * min watermarks.
1983                                  */
1984                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
1985                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
1986                                         goto this_zone_full;
1987
1988                                 continue;
1989                         }
1990                 }
1991
1992 try_this_zone:
1993                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1994                                                 gfp_mask, migratetype);
1995                 if (page)
1996                         break;
1997 this_zone_full:
1998                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1999                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2000         }
2001
2002         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2003                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2004                 zlc_active = 0;
2005                 goto zonelist_scan;
2006         }
2007
2008         if (page)
2009                 /*
2010                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2011                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2012                  * that the caller is taking steps that will free more
2013                  * memory. The caller should avoid the page being used
2014                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2015                  */
2016                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2017
2018         return page;
2019 }
2020
2021 /*
2022  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2023  * meminfo in irq context.
2024  */
2025 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2026 {
2027         bool ret = false;
2028
2029 #if NODES_SHIFT > 8
2030         ret = in_interrupt();
2031 #endif
2032         return ret;
2033 }
2034
2035 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2036                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2037                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2038
2039 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2040 {
2041         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2042
2043         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2044             debug_guardpage_minorder() > 0)
2045                 return;
2046
2047         /*
2048          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2049          * be inhibited in non-blockable contexts.
2050          */
2051         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2052                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2053
2054         /*
2055          * This documents exceptions given to allocations in certain
2056          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2057          * of allowed nodes.
2058          */
2059         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2060                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2061                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2062                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2063         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2064                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2065
2066         if (fmt) {
2067                 struct va_format vaf;
2068                 va_list args;
2069
2070                 va_start(args, fmt);
2071
2072                 vaf.fmt = fmt;
2073                 vaf.va = &args;
2074
2075                 pr_warn("%pV", &vaf);
2076
2077                 va_end(args);
2078         }
2079
2080         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2081                 current->comm, order, gfp_mask);
2082
2083         dump_stack();
2084         if (!should_suppress_show_mem())
2085                 show_mem(filter);
2086 }
2087
2088 static inline int
2089 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2090                                 unsigned long did_some_progress,
2091                                 unsigned long pages_reclaimed)
2092 {
2093         /* Do not loop if specifically requested */
2094         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2095                 return 0;
2096
2097         /* Always retry if specifically requested */
2098         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2099                 return 1;
2100
2101         /*
2102          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2103          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2104          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2105          */
2106         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2107                 return 0;
2108
2109         /*
2110          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2111          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2112          * implementations.
2113          */
2114         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2115                 return 1;
2116
2117         /*
2118          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2119          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2120          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2121          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2122          * allocation still fails, we stop retrying.
2123          */
2124         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2125                 return 1;
2126
2127         return 0;
2128 }
2129
2130 static inline struct page *
2131 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2132         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2133         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2134         int migratetype)
2135 {
2136         struct page *page;
2137
2138         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2139         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2140                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2141                 return NULL;
2142         }
2143
2144         /*
2145          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2146          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2147          * we're still under heavy pressure.
2148          */
2149         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2150                 order, zonelist, high_zoneidx,
2151                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2152                 preferred_zone, migratetype);
2153         if (page)
2154                 goto out;
2155
2156         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2157                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2158                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2159                         goto out;
2160                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2161                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2162                         goto out;
2163                 /*
2164                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2165                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2166                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2167                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2168                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2169                  */
2170                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2171                         goto out;
2172         }
2173         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2174         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2175
2176 out:
2177         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2178         return page;
2179 }
2180
2181 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2182 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2183 static struct page *
2184 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2185         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2186         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2187         int migratetype, bool sync_migration,
2188         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2189         unsigned long *did_some_progress)
2190 {
2191         if (!order)
2192                 return NULL;
2193
2194         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2195                 *deferred_compaction = true;
2196                 return NULL;
2197         }
2198
2199         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2200         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2201                                                 nodemask, sync_migration,
2202                                                 contended_compaction);
2203         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2204
2205         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2206                 struct page *page;
2207
2208                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2209                 drain_pages(get_cpu());
2210                 put_cpu();
2211
2212                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2213                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2214                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2215                                 preferred_zone, migratetype);
2216                 if (page) {
2217                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2218                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2219                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2220                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2221                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2222                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2223                         return page;
2224                 }
2225
2226                 /*
2227                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2228                  * The most likely reason is that pages exist,
2229                  * but not enough to satisfy watermarks.
2230                  */
2231                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2232
2233                 /*
2234                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2235                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2236                  */
2237                 if (sync_migration)
2238                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2239
2240                 cond_resched();
2241         }
2242
2243         return NULL;
2244 }
2245 #else
2246 static inline struct page *
2247 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2248         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2249         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2250         int migratetype, bool sync_migration,
2251         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2252         unsigned long *did_some_progress)
2253 {
2254         return NULL;
2255 }
2256 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2257
2258 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2259 static int
2260 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2261                   nodemask_t *nodemask)
2262 {
2263         struct reclaim_state reclaim_state;
2264         int progress;
2265
2266         cond_resched();
2267
2268         /* We now go into synchronous reclaim */
2269         cpuset_memory_pressure_bump();
2270         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2271         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2272         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2273         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2274
2275         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2276
2277         current->reclaim_state = NULL;
2278         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2279         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2280
2281         cond_resched();
2282
2283         return progress;
2284 }
2285
2286 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2287 static inline struct page *
2288 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2289         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2290         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2291         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2292 {
2293         struct page *page = NULL;
2294         bool drained = false;
2295
2296         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2297                                                nodemask);
2298         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2299                 return NULL;
2300
2301         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2302         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2303                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2304
2305 retry:
2306         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2307                                         zonelist, high_zoneidx,
2308                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2309                                         preferred_zone, migratetype);
2310
2311         /*
2312          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2313          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2314          */
2315         if (!page && !drained) {
2316                 drain_all_pages();
2317                 drained = true;
2318                 goto retry;
2319         }
2320
2321         return page;
2322 }
2323
2324 /*
2325  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2326  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2327  */
2328 static inline struct page *
2329 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2330         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2331         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2332         int migratetype)
2333 {
2334         struct page *page;
2335
2336         do {
2337                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2338                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2339                         preferred_zone, migratetype);
2340
2341                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2342                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2343         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2344
2345         return page;
2346 }
2347
2348 static inline
2349 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2350                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2351                                                 enum zone_type classzone_idx)
2352 {
2353         struct zoneref *z;
2354         struct zone *zone;
2355
2356         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2357                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2358 }
2359
2360 static inline int
2361 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2362 {
2363         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2364         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2365
2366         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2367         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2368
2369         /*
2370          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2371          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2372          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2373          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2374          */
2375         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2376
2377         if (!wait) {
2378                 /*
2379                  * Not worth trying to allocate harder for
2380                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2381                  */
2382                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2383                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2384                 /*
2385                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2386                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2387                  */
2388                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2389         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2390                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2391
2392         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2393                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2394                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2395                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2396                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2397                 else if (!in_interrupt() &&
2398                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2399                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2400                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2401         }
2402 #ifdef CONFIG_CMA
2403         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2404                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2405 #endif
2406         return alloc_flags;
2407 }
2408
2409 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2410 {
2411         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2412 }
2413
2414 static inline struct page *
2415 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2416         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2417         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2418         int migratetype)
2419 {
2420         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2421         struct page *page = NULL;
2422         int alloc_flags;
2423         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2424         unsigned long did_some_progress;
2425         bool sync_migration = false;
2426         bool deferred_compaction = false;
2427         bool contended_compaction = false;
2428
2429         /*
2430          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2431          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2432          * be using allocators in order of preference for an area that is
2433          * too large.
2434          */
2435         if (order >= MAX_ORDER) {
2436                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2437                 return NULL;
2438         }
2439
2440         /*
2441          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2442          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2443          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2444          * using a larger set of nodes after it has established that the
2445          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2446          * over allocated.
2447          */
2448         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2449                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2450                 goto nopage;
2451
2452 restart:
2453         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2454                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2455                                                 zone_idx(preferred_zone));
2456
2457         /*
2458          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2459          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2460          * to how we want to proceed.
2461          */
2462         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2463
2464         /*
2465          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2466          * cpusets.
2467          */
2468         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2469                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2470                                         &preferred_zone);
2471
2472 rebalance:
2473         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2474         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2475                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2476                         preferred_zone, migratetype);
2477         if (page)
2478                 goto got_pg;
2479
2480         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2481         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2482                 /*
2483                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2484                  * the allocation is high priority and these type of
2485                  * allocations are system rather than user orientated
2486                  */
2487                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2488
2489                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2490                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2491                                 preferred_zone, migratetype);
2492                 if (page) {
2493                         goto got_pg;
2494                 }
2495         }
2496
2497         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2498         if (!wait)
2499                 goto nopage;
2500
2501         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2502         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2503                 goto nopage;
2504
2505         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2506         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2507                 goto nopage;
2508
2509         /*
2510          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2511          * attempts after direct reclaim are synchronous
2512          */
2513         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2514                                         zonelist, high_zoneidx,
2515                                         nodemask,
2516                                         alloc_flags, preferred_zone,
2517                                         migratetype, sync_migration,
2518                                         &contended_compaction,
2519                                         &deferred_compaction,
2520                                         &did_some_progress);
2521         if (page)
2522                 goto got_pg;
2523         sync_migration = true;
2524
2525         /*
2526          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2527          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2528          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2529          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2530          */
2531         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2532                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2533                 goto nopage;
2534
2535         /* Try direct reclaim and then allocating */
2536         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2537                                         zonelist, high_zoneidx,
2538                                         nodemask,
2539                                         alloc_flags, preferred_zone,
2540                                         migratetype, &did_some_progress);
2541         if (page)
2542                 goto got_pg;
2543
2544         /*
2545          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2546          * running out of options and have to consider going OOM
2547          */
2548         if (!did_some_progress) {
2549                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2550                         if (oom_killer_disabled)
2551                                 goto nopage;
2552                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2553                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2554                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2555                                 goto nopage;
2556                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2557                                         zonelist, high_zoneidx,
2558                                         nodemask, preferred_zone,
2559                                         migratetype);
2560                         if (page)
2561                                 goto got_pg;
2562
2563                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2564                                 /*
2565                                  * The oom killer is not called for high-order
2566                                  * allocations that may fail, so if no progress
2567                                  * is being made, there are no other options and
2568                                  * retrying is unlikely to help.
2569                                  */
2570                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2571                                         goto nopage;
2572                                 /*
2573                                  * The oom killer is not called for lowmem
2574                                  * allocations to prevent needlessly killing
2575                                  * innocent tasks.
2576                                  */
2577                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2578                                         goto nopage;
2579                         }
2580
2581                         goto restart;
2582                 }
2583         }
2584
2585         /* Check if we should retry the allocation */
2586         pages_reclaimed += did_some_progress;
2587         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2588                                                 pages_reclaimed)) {
2589                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2590                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2591                 goto rebalance;
2592         } else {
2593                 /*
2594                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2595                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2596                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2597                  */
2598                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2599                                         zonelist, high_zoneidx,
2600                                         nodemask,
2601                                         alloc_flags, preferred_zone,
2602                                         migratetype, sync_migration,
2603                                         &contended_compaction,
2604                                         &deferred_compaction,
2605                                         &did_some_progress);
2606                 if (page)
2607                         goto got_pg;
2608         }
2609
2610 nopage:
2611         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2612         return page;
2613 got_pg:
2614         if (kmemcheck_enabled)
2615                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2616
2617         return page;
2618 }
2619
2620 /*
2621  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2622  */
2623 struct page *
2624 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2625                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2626 {
2627         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2628         struct zone *preferred_zone;
2629         struct page *page = NULL;
2630         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2631         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2632         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2633         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2634
2635         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2636
2637         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2638
2639         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2640
2641         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2642                 return NULL;
2643
2644         /*
2645          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2646          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2647          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2648          */
2649         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2650                 return NULL;
2651
2652         /*
2653          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2654          * verified in the (always inline) callee
2655          */
2656         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2657                 return NULL;
2658
2659 retry_cpuset:
2660         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2661
2662         /* The preferred zone is used for statistics later */
2663         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2664                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2665                                 &preferred_zone);
2666         if (!preferred_zone)
2667                 goto out;
2668
2669 #ifdef CONFIG_CMA
2670         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2671                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2672 #endif
2673         /* First allocation attempt */
2674         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2675                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2676                         preferred_zone, migratetype);
2677         if (unlikely(!page)) {
2678                 /*
2679                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2680                  * can deadlock because I/O on the device might not
2681                  * complete.
2682                  */
2683                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2684                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2685                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2686                                 preferred_zone, migratetype);
2687         }
2688
2689         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2690
2691 out:
2692         /*
2693          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2694          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2695          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2696          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2697          */
2698         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2699                 goto retry_cpuset;
2700
2701         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2702
2703         return page;
2704 }
2705 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2706
2707 /*
2708  * Common helper functions.
2709  */
2710 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2711 {
2712         struct page *page;
2713
2714         /*
2715          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2716          * a highmem page
2717          */
2718         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2719
2720         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2721         if (!page)
2722                 return 0;
2723         return (unsigned long) page_address(page);
2724 }
2725 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2726
2727 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2728 {
2729         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2730 }
2731 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2732
2733 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2734 {
2735         if (put_page_testzero(page)) {
2736                 if (order == 0)
2737                         free_hot_cold_page(page, 0);
2738                 else
2739                         __free_pages_ok(page, order);
2740         }
2741 }
2742
2743 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2744
2745 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2746 {
2747         if (addr != 0) {
2748                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2749                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2750         }
2751 }
2752
2753 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2754
2755 /*
2756  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2757  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2758  *
2759  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2760  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2761  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2762  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2763  *
2764  * The caller knows better which flags it relies on.
2765  */
2766 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2767 {
2768         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2769         __free_pages(page, order);
2770 }
2771
2772 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2773 {
2774         if (addr != 0) {
2775                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2776                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2777         }
2778 }
2779
2780 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2781 {
2782         if (addr) {
2783                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2784                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2785
2786                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2787                 while (used < alloc_end) {
2788                         free_page(used);
2789                         used += PAGE_SIZE;
2790                 }
2791         }
2792         return (void *)addr;
2793 }
2794
2795 /**
2796  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2797  * @size: the number of bytes to allocate
2798  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2799  *
2800  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2801  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2802  * allocate memory in power-of-two pages.
2803  *
2804  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2805  *
2806  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2807  */
2808 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2809 {
2810         unsigned int order = get_order(size);
2811         unsigned long addr;
2812
2813         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2814         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2815 }
2816 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2817
2818 /**
2819  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2820  *                         pages on a node.
2821  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2822  * @size: the number of bytes to allocate
2823  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2824  *
2825  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2826  * back.
2827  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2828  * but is not exact.
2829  */
2830 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2831 {
2832         unsigned order = get_order(size);
2833         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2834         if (!p)
2835                 return NULL;
2836         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2837 }
2838 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2839
2840 /**
2841  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2842  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2843  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2844  *
2845  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2846  */
2847 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2848 {
2849         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2850         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2851
2852         while (addr < end) {
2853                 free_page(addr);
2854                 addr += PAGE_SIZE;
2855         }
2856 }
2857 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2858
2859 /**
2860  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2861  * @offset: The zone index of the highest zone
2862  *
2863  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2864  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2865  * zone, the number of pages is calculated as:
2866  *     present_pages - high_pages
2867  */
2868 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2869 {
2870         struct zoneref *z;
2871         struct zone *zone;
2872
2873         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2874         unsigned long sum = 0;
2875
2876         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2877
2878         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2879                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2880                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2881                 if (size > high)
2882                         sum += size - high;
2883         }
2884
2885         return sum;
2886 }
2887
2888 /**
2889  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2890  *
2891  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2892  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2893  */
2894 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2895 {
2896         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2897 }
2898 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2899
2900 /**
2901  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2902  *
2903  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2904  * high watermark within all zones.
2905  */
2906 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2907 {
2908         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2909 }
2910
2911 static inline void show_node(struct zone *zone)
2912 {
2913         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2914                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2915 }
2916
2917 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2918 {
2919         val->totalram = totalram_pages;
2920         val->sharedram = 0;
2921         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2922         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2923         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2924         val->freehigh = nr_free_highpages();
2925         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2926 }
2927
2928 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2929
2930 #ifdef CONFIG_NUMA
2931 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2932 {
2933         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2934
2935         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2936         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2937 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2938         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2939         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2940                         NR_FREE_PAGES);
2941 #else
2942         val->totalhigh = 0;
2943         val->freehigh = 0;
2944 #endif
2945         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2946 }
2947 #endif
2948
2949 /*
2950  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2951  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2952  */
2953 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2954 {
2955         bool ret = false;
2956         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2957
2958         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2959                 goto out;
2960
2961         do {
2962                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2963                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2964         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2965 out:
2966         return ret;
2967 }
2968
2969 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2970
2971 static void show_migration_types(unsigned char type)
2972 {
2973         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2974                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2975                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2976                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2977                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2978 #ifdef CONFIG_CMA
2979                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2980 #endif
2981 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2982                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2983 #endif
2984         };
2985         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2986         char *p = tmp;
2987         int i;
2988
2989         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2990                 if (type & (1 << i))
2991                         *p++ = types[i];
2992         }
2993
2994         *p = '\0';
2995         printk("(%s) ", tmp);
2996 }
2997
2998 /*
2999  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3000  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3001  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3002  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3003  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3004  */
3005 void show_free_areas(unsigned int filter)
3006 {
3007         int cpu;
3008         struct zone *zone;
3009
3010         for_each_populated_zone(zone) {
3011                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3012                         continue;
3013                 show_node(zone);
3014                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3015
3016                 for_each_online_cpu(cpu) {
3017                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3018
3019                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3020
3021                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3022                                cpu, pageset->pcp.high,
3023                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3024                 }
3025         }
3026
3027         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3028                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3029                 " unevictable:%lu"
3030                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3031                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3032                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3033                 " free_cma:%lu\n",
3034                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3035                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3036                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3037                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3038                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3039                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3040                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3041                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3042                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3043                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3044                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3045                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3046                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3047                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3048                 global_page_state(NR_SHMEM),
3049                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3050                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3051                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3052
3053         for_each_populated_zone(zone) {
3054                 int i;
3055
3056                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3057                         continue;
3058                 show_node(zone);
3059                 printk("%s"
3060                         " free:%lukB"
3061                         " min:%lukB"
3062                         " low:%lukB"
3063                         " high:%lukB"
3064                         " active_anon:%lukB"
3065                         " inactive_anon:%lukB"
3066                         " active_file:%lukB"
3067                         " inactive_file:%lukB"
3068                         " unevictable:%lukB"
3069                         " isolated(anon):%lukB"
3070                         " isolated(file):%lukB"
3071                         " present:%lukB"
3072                         " managed:%lukB"
3073                         " mlocked:%lukB"
3074                         " dirty:%lukB"
3075                         " writeback:%lukB"
3076                         " mapped:%lukB"
3077                         " shmem:%lukB"
3078                         " slab_reclaimable:%lukB"
3079                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3080                         " kernel_stack:%lukB"
3081                         " pagetables:%lukB"
3082                         " unstable:%lukB"
3083                         " bounce:%lukB"
3084                         " free_cma:%lukB"
3085                         " writeback_tmp:%lukB"
3086                         " pages_scanned:%lu"
3087                         " all_unreclaimable? %s"
3088                         "\n",
3089                         zone->name,
3090                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3091                         K(min_wmark_pages(zone)),
3092                         K(low_wmark_pages(zone)),
3093                         K(high_wmark_pages(zone)),
3094                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3095                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3096                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3097                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3098                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3099                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3100                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3101                         K(zone->present_pages),
3102                         K(zone->managed_pages),
3103                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3104                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3105                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3106                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3107                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3108                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3109                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3110                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3111                                 THREAD_SIZE / 1024,
3112                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3113                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3114                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3115                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3116                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3117                         zone->pages_scanned,
3118                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3119                         );
3120                 printk("lowmem_reserve[]:");
3121                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3122                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3123                 printk("\n");
3124         }
3125
3126         for_each_populated_zone(zone) {
3127                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3128                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3129
3130                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3131                         continue;
3132                 show_node(zone);
3133                 printk("%s: ", zone->name);
3134
3135                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3136                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3137                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3138                         int type;
3139
3140                         nr[order] = area->nr_free;
3141                         total += nr[order] << order;
3142
3143                         types[order] = 0;
3144                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3145                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3146                                         types[order] |= 1 << type;
3147                         }
3148                 }
3149                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3150                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3151                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3152                         if (nr[order])
3153                                 show_migration_types(types[order]);
3154                 }
3155                 printk("= %lukB\n", K(total));
3156         }
3157
3158         hugetlb_show_meminfo();
3159
3160         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3161
3162         show_swap_cache_info();
3163 }
3164
3165 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3166 {
3167         zoneref->zone = zone;
3168         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3169 }
3170
3171 /*
3172  * Builds allocation fallback zone lists.
3173  *
3174  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3175  */
3176 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3177                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3178 {
3179         struct zone *zone;
3180
3181         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3182         zone_type++;
3183
3184         do {
3185                 zone_type--;
3186                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3187                 if (populated_zone(zone)) {
3188                         zoneref_set_zone(zone,
3189                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3190                         check_highest_zone(zone_type);
3191                 }
3192
3193         } while (zone_type);
3194         return nr_zones;
3195 }
3196
3197
3198 /*
3199  *  zonelist_order:
3200  *  0 = automatic detection of better ordering.
3201  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3202  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3203  *
3204  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3205  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3206  */
3207 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3208 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3209 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3210
3211 /* zonelist order in the kernel.
3212  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3213  */
3214 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3215 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3216
3217
3218 #ifdef CONFIG_NUMA
3219 /* The value user specified ....changed by config */
3220 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3221 /* string for sysctl */
3222 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3223 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3224
3225 /*
3226  * interface for configure zonelist ordering.
3227  * command line option "numa_zonelist_order"
3228  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3229  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3230  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3231  */
3232
3233 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3234 {
3235         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3236                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3237         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3238                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3239         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3240                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3241         } else {
3242                 printk(KERN_WARNING
3243                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3244                         "%s\n", s);
3245                 return -EINVAL;
3246         }
3247         return 0;
3248 }
3249
3250 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3251 {
3252         int ret;
3253
3254         if (!s)
3255                 return 0;
3256
3257         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3258         if (ret == 0)
3259                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3260
3261         return ret;
3262 }
3263 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3264
3265 /*
3266  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3267  */
3268 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3269                 void __user *buffer, size_t *length,
3270                 loff_t *ppos)
3271 {
3272         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3273         int ret;
3274         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3275
3276         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3277         if (write)
3278                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3279         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3280         if (ret)
3281                 goto out;
3282         if (write) {
3283                 int oldval = user_zonelist_order;
3284                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3285                         /*
3286                          * bogus value.  restore saved string
3287                          */
3288                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3289                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3290                         user_zonelist_order = oldval;
3291                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3292                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3293                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3294                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3295                 }
3296         }
3297 out:
3298         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3299         return ret;
3300 }
3301
3302
3303 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3304 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3305
3306 /**
3307  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3308  * @node: node whose fallback list we're appending
3309  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3310  *
3311  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3312  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3313  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3314  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3315  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3316  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3317  * on them otherwise.
3318  * It returns -1 if no node is found.
3319  */
3320 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3321 {
3322         int n, val;
3323         int min_val = INT_MAX;
3324         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3325         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3326
3327         /* Use the local node if we haven't already */
3328         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3329                 node_set(node, *used_node_mask);
3330                 return node;
3331         }
3332
3333         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3334
3335                 /* Don't want a node to appear more than once */
3336                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3337                         continue;
3338
3339                 /* Use the distance array to find the distance */
3340                 val = node_distance(node, n);
3341
3342                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3343                 val += (n < node);
3344
3345                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3346                 tmp = cpumask_of_node(n);
3347                 if (!cpumask_empty(tmp))
3348                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3349
3350                 /* Slight preference for less loaded node */
3351                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3352                 val += node_load[n];
3353
3354                 if (val < min_val) {
3355                         min_val = val;
3356                         best_node = n;
3357                 }
3358         }
3359
3360         if (best_node >= 0)
3361                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3362
3363         return best_node;
3364 }
3365
3366
3367 /*
3368  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3369  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3370  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3371  */
3372 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3373 {
3374         int j;
3375         struct zonelist *zonelist;
3376
3377         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3378         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3379                 ;
3380         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3381                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3382         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3383         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3384 }
3385
3386 /*
3387  * Build gfp_thisnode zonelists
3388  */
3389 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3390 {
3391         int j;
3392         struct zonelist *zonelist;
3393
3394         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3395         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3396         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3397         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3398 }
3399
3400 /*
3401  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3402  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3403  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3404  * may still exist in local DMA zone.
3405  */
3406 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3407
3408 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3409 {
3410         int pos, j, node;
3411         int zone_type;          /* needs to be signed */
3412         struct zone *z;
3413         struct zonelist *zonelist;
3414
3415         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3416         pos = 0;
3417         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3418                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3419                         node = node_order[j];
3420                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3421                         if (populated_zone(z)) {
3422                                 zoneref_set_zone(z,
3423                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3424                                 check_highest_zone(zone_type);
3425                         }
3426                 }
3427         }
3428         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3429         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3430 }
3431
3432 static int default_zonelist_order(void)
3433 {
3434         int nid, zone_type;
3435         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3436         struct zone *z;
3437         int average_size;
3438         /*
3439          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3440          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3441          * into OOM very easily.
3442          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3443          */
3444         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3445         low_kmem_size = 0;
3446         total_size = 0;
3447         for_each_online_node(nid) {
3448                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3449                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3450                         if (populated_zone(z)) {
3451                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3452                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3453                                 total_size += z->present_pages;
3454                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3455                                 /*
3456                                  * If any node has only lowmem, then node order
3457                                  * is preferred to allow kernel allocations
3458                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3459                                  * on other nodes when there is an abundance of
3460                                  * lowmem available to allocate from.
3461                                  */
3462                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3463                         }
3464                 }
3465         }
3466         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3467             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3468                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3469         /*
3470          * look into each node's config.
3471          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3472          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3473          */
3474         average_size = total_size /
3475                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3476         for_each_online_node(nid) {
3477                 low_kmem_size = 0;
3478                 total_size = 0;
3479                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3480                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3481                         if (populated_zone(z)) {
3482                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3483                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3484                                 total_size += z->present_pages;
3485                         }
3486                 }
3487                 if (low_kmem_size &&
3488                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3489                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3490                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3491         }
3492         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3493 }
3494
3495 static void set_zonelist_order(void)
3496 {
3497         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3498                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3499         else
3500                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3501 }
3502
3503 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3504 {
3505         int j, node, load;
3506         enum zone_type i;
3507         nodemask_t used_mask;
3508         int local_node, prev_node;
3509         struct zonelist *zonelist;
3510         int order = current_zonelist_order;
3511
3512         /* initialize zonelists */
3513         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3514                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3515                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3516                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3517         }
3518
3519         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3520         local_node = pgdat->node_id;
3521         load = nr_online_nodes;
3522         prev_node = local_node;
3523         nodes_clear(used_mask);
3524
3525         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3526         j = 0;
3527
3528         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3529                 /*
3530                  * We don't want to pressure a particular node.
3531                  * So adding penalty to the first node in same
3532                  * distance group to make it round-robin.
3533                  */
3534                 if (node_distance(local_node, node) !=
3535                     node_distance(local_node, prev_node))
3536                         node_load[node] = load;
3537
3538                 prev_node = node;
3539                 load--;
3540                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3541                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3542                 else
3543                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3544         }
3545
3546         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3547                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3548                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3549         }
3550
3551         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3552 }
3553
3554 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3555 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3556 {
3557         struct zonelist *zonelist;
3558         struct zonelist_cache *zlc;
3559         struct zoneref *z;
3560
3561         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3562         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3563         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3564         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3565                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3566 }
3567
3568 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3569 /*
3570  * Return node id of node used for "local" allocations.
3571  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3572  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3573  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3574  */
3575 int local_memory_node(int node)
3576 {
3577         struct zone *zone;
3578
3579         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3580                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3581                                    NULL,
3582                                    &zone);
3583         return zone->node;
3584 }
3585 #endif
3586
3587 #else   /* CONFIG_NUMA */
3588
3589 static void set_zonelist_order(void)
3590 {
3591         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3592 }
3593
3594 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3595 {
3596         int node, local_node;
3597         enum zone_type j;
3598         struct zonelist *zonelist;
3599
3600         local_node = pgdat->node_id;
3601
3602         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3603         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3604
3605         /*
3606          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3607          * of all the other nodes.
3608          * We don't want to pressure a particular node, so when
3609          * building the zones for node N, we make sure that the
3610          * zones coming right after the local ones are those from
3611          * node N+1 (modulo N)
3612          */
3613         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3614                 if (!node_online(node))
3615                         continue;
3616                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3617                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3618         }
3619         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3620                 if (!node_online(node))
3621                         continue;
3622                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3623                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3624         }
3625
3626         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3627         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3628 }
3629
3630 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3631 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3632 {
3633         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3634 }
3635
3636 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3637
3638 /*
3639  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3640  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3641  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3642  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3643  * with interrupts disabled.
3644  *
3645  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3646  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3647  * hotplugged processors.
3648  *
3649  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3650  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3651  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3652  */
3653 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3654 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3655 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3656
3657 /*
3658  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3659  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3660  */
3661 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3662
3663 /* return values int ....just for stop_machine() */
3664 static int __build_all_zonelists(void *data)
3665 {
3666         int nid;
3667         int cpu;
3668         pg_data_t *self = data;
3669
3670 #ifdef CONFIG_NUMA
3671         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3672 #endif
3673
3674         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3675                 build_zonelists(self);
3676                 build_zonelist_cache(self);
3677         }
3678
3679         for_each_online_node(nid) {
3680                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3681
3682                 build_zonelists(pgdat);
3683                 build_zonelist_cache(pgdat);
3684         }
3685
3686         /*
3687          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3688          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3689          * each zone will be allocated later when the per cpu
3690          * allocator is available.
3691          *
3692          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3693          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3694          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3695          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3696          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3697          * (a chicken-egg dilemma).
3698          */
3699         for_each_possible_cpu(cpu) {
3700                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3701
3702 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3703                 /*
3704                  * We now know the "local memory node" for each node--
3705                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3706                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3707                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3708                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3709                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3710                  */
3711                 if (cpu_online(cpu))
3712                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3713 #endif
3714         }
3715
3716         return 0;
3717 }
3718
3719 /*
3720  * Called with zonelists_mutex held always
3721  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3722  */
3723 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3724 {
3725         set_zonelist_order();
3726
3727         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3728                 __build_all_zonelists(NULL);
3729                 mminit_verify_zonelist();
3730                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3731         } else {
3732                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3733                    of zonelist */
3734 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3735                 if (zone)
3736                         setup_zone_pageset(zone);
3737 #endif
3738                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3739                 /* cpuset refresh routine should be here */
3740         }
3741         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3742         /*
3743          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3744          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3745          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3746          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3747          * disabled and enable it later
3748          */
3749         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3750                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3751         else
3752                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3753
3754         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3755                 "Total pages: %ld\n",
3756                         nr_online_nodes,
3757                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3758                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3759                         vm_total_pages);
3760 #ifdef CONFIG_NUMA
3761         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3762 #endif
3763 }
3764
3765 /*
3766  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3767  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3768  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3769  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3770  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3771  * conservative, even though it seems large.
3772  *
3773  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3774  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3775  */
3776 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3777
3778 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3779 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3780 {
3781         unsigned long size = 1;
3782
3783         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3784
3785         while (size < pages)
3786                 size <<= 1;
3787
3788         /*
3789          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3790          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3791          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3792          */
3793         size = min(size, 4096UL);
3794
3795         return max(size, 4UL);
3796 }
3797 #else
3798 /*
3799  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3800  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3801  *
3802  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3803  *
3804  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3805  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3806  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3807  *
3808  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3809  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3810  *
3811  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3812  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3813  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3814  */
3815 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3816 {
3817         return 4096UL;
3818 }
3819 #endif
3820
3821 /*
3822  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3823  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3824  * hash function before the remainder is taken.
3825  */
3826 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3827 {
3828         return ffz(~size);
3829 }
3830
3831 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3832
3833 /*
3834  * Check if a pageblock contains reserved pages
3835  */
3836 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3837 {
3838         unsigned long pfn;
3839
3840         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3841                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3842                         return 1;
3843         }
3844         return 0;
3845 }
3846
3847 /*
3848  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3849  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3850  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3851  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3852  * blocks as reclaim kicks in
3853  */
3854 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3855 {
3856         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3857         struct page *page;
3858         unsigned long block_migratetype;
3859         int reserve;
3860
3861         /*
3862          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3863          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3864          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3865          * the block.
3866          */
3867         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3868         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3869         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3870         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3871                                                         pageblock_order;
3872
3873         /*
3874          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3875          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3876          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3877          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3878          * future allocation of hugepages at runtime.
3879          */
3880         reserve = min(2, reserve);
3881
3882         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3883                 if (!pfn_valid(pfn))
3884                         continue;
3885                 page = pfn_to_page(pfn);
3886
3887                 /* Watch out for overlapping nodes */
3888                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3889                         continue;
3890
3891                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3892
3893                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3894                 if (reserve > 0) {
3895                         /*
3896                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3897                          * them.
3898                          */
3899                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3900                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3901                                 continue;
3902
3903                         /* If this block is reserved, account for it */
3904                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3905                                 reserve--;
3906                                 continue;
3907                         }
3908
3909                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3910                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3911                                 set_pageblock_migratetype(page,
3912                                                         MIGRATE_RESERVE);
3913                                 move_freepages_block(zone, page,
3914                                                         MIGRATE_RESERVE);
3915                                 reserve--;
3916                                 continue;
3917                         }
3918                 }
3919
3920                 /*
3921                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3922                  * take it back
3923                  */
3924                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3925                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3926                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3927                 }
3928         }
3929 }
3930
3931 /*
3932  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3933  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3934  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3935  */
3936 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3937                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3938 {
3939         struct page *page;
3940         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3941         unsigned long pfn;
3942         struct zone *z;
3943
3944         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3945                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3946
3947         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3948         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3949                 /*
3950                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3951                  * handed to this function.  They do not
3952                  * exist on hotplugged memory.
3953                  */
3954                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3955                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3956                                 continue;
3957                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3958                                 continue;
3959                 }
3960                 page = pfn_to_page(pfn);
3961                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3962                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3963                 init_page_count(page);
3964                 page_mapcount_reset(page);
3965                 page_nid_reset_last(page);
3966                 SetPageReserved(page);
3967                 /*
3968                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3969                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3970                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3971                  * the address space during boot when many long-lived
3972                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3973                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3974                  * setup_zone_migrate_reserve()
3975                  *
3976                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3977                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3978                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3979                  * pfn out of zone.
3980                  */
3981                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3982                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3983                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3984                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3985
3986                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3987 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3988                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3989                 if (!is_highmem_idx(zone))
3990                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3991 #endif
3992         }
3993 }
3994
3995 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3996 {
3997         int order, t;
3998         for_each_migratetype_order(order, t) {
3999                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4000                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4001         }
4002 }
4003
4004 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4005 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4006         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4007 #endif
4008
4009 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4010 {
4011 #ifdef CONFIG_MMU
4012         int batch;
4013
4014         /*
4015          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4016          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4017          *
4018          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4019          */
4020         batch = zone->managed_pages / 1024;
4021         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4022                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4023         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4024         if (batch < 1)
4025                 batch = 1;
4026
4027         /*
4028          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4029          * of 2 value was found to be more likely to have
4030          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4031          *
4032          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4033          * batches of pages, one task can end up with a lot
4034          * of pages of one half of the possible page colors
4035          * and the other with pages of the other colors.
4036          */
4037         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4038
4039         return batch;
4040
4041 #else
4042         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4043          * conditions.
4044          *
4045          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4046          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4047          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4048          *
4049          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4050          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4051          * can be a significant delay between the individual batches being
4052          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4053          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4054          */
4055         return 0;
4056 #endif
4057 }
4058
4059 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4060 {
4061         struct per_cpu_pages *pcp;
4062         int migratetype;
4063
4064         memset(p, 0, sizeof(*p));
4065
4066         pcp = &p->pcp;
4067         pcp->count = 0;
4068         pcp->high = 6 * batch;
4069         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
4070         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4071                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4072 }
4073
4074 /*
4075  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4076  * to the value high for the pageset p.
4077  */
4078
4079 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4080                                 unsigned long high)
4081 {
4082         struct per_cpu_pages *pcp;
4083
4084         pcp = &p->pcp;
4085         pcp->high = high;
4086         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4087         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4088                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4089 }
4090
4091 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4092 {
4093         int cpu;
4094
4095         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4096
4097         for_each_possible_cpu(cpu) {
4098                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4099
4100                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4101
4102                 if (percpu_pagelist_fraction)
4103                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4104                                 (zone->managed_pages /
4105                                         percpu_pagelist_fraction));
4106         }
4107 }
4108
4109 /*
4110  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4111  * Before this call only boot pagesets were available.
4112  */
4113 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4114 {
4115         struct zone *zone;
4116
4117         for_each_populated_zone(zone)
4118                 setup_zone_pageset(zone);
4119 }
4120
4121 static noinline __init_refok
4122 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4123 {
4124         int i;
4125         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4126         size_t alloc_size;
4127
4128         /*
4129          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4130          * per zone.
4131          */
4132         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4133                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4134         zone->wait_table_bits =
4135                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4136         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4137                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4138
4139         if (!slab_is_available()) {
4140                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4141                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4142         } else {
4143                 /*
4144                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4145                  * via memory hot-add.
4146                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4147                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4148                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4149                  * node itself as well.
4150                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4151                  * necessary.
4152                  */
4153                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4154         }
4155         if (!zone->wait_table)
4156                 return -ENOMEM;
4157
4158         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4159                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4160
4161         return 0;
4162 }
4163
4164 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4165 {
4166         /*
4167          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4168          * relies on the ability of the linker to provide the
4169          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4170          */
4171         zone->pageset = &boot_pageset;
4172
4173         if (zone->present_pages)
4174                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4175                         zone->name, zone->present_pages,
4176                                          zone_batchsize(zone));
4177 }
4178
4179 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4180                                         unsigned long zone_start_pfn,
4181                                         unsigned long size,
4182                                         enum memmap_context context)
4183 {
4184         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4185         int ret;
4186         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4187         if (ret)
4188                 return ret;
4189         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4190
4191         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4192
4193         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4194                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4195                         pgdat->node_id,
4196                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4197                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4198
4199         zone_init_free_lists(zone);
4200
4201         return 0;
4202 }
4203
4204 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4205 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4206 /*
4207  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4208  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4209  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4210  * alternative
4211  */
4212 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4213 {
4214         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4215         int i, nid;
4216         /*
4217          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4218          * when the kernel is running single-threaded.
4219          */
4220         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4221         static int __meminitdata last_nid;
4222
4223         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4224                 return last_nid;
4225
4226         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4227                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn) {
4228                         last_start_pfn = start_pfn;
4229                         last_end_pfn = end_pfn;
4230                         last_nid = nid;
4231                         return nid;
4232                 }
4233         /* This is a memory hole */
4234         return -1;
4235 }
4236 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4237
4238 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4239 {
4240         int nid;
4241
4242         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4243         if (nid >= 0)
4244                 return nid;
4245         /* just returns 0 */
4246         return 0;
4247 }
4248
4249 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4250 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4251 {
4252         int nid;
4253
4254         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4255         if (nid >= 0 && nid != node)
4256                 return false;
4257         return true;
4258 }
4259 #endif
4260
4261 /**
4262  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4263  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4264  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4265  *
4266  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4267  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4268  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4269  */
4270 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4271 {
4272         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4273         int i, this_nid;
4274
4275         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4276                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4277                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4278
4279                 if (start_pfn < end_pfn)
4280                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4281                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4282                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4283         }
4284 }
4285
4286 /**
4287  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4288  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4289  *
4290  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4291  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4292  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4293  */
4294 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4295 {
4296         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4297         int i, this_nid;
4298
4299         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4300                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4301 }
4302
4303 /**
4304  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4305  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4306  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4307  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4308  *
4309  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4310  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4311  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4312  * PFNs will be 0.
4313  */
4314 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4315                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4316 {
4317         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4318         int i;
4319
4320         *start_pfn = -1UL;
4321         *end_pfn = 0;
4322
4323         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4324                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4325                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4326         }
4327
4328         if (*start_pfn == -1UL)
4329                 *start_pfn = 0;
4330 }
4331
4332 /*
4333  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4334  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4335  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4336  */
4337 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4338 {
4339         int zone_index;
4340         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4341                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4342                         continue;
4343
4344                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4345                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4346                         break;
4347         }
4348
4349         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4350         movable_zone = zone_index;
4351 }
4352
4353 /*
4354  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4355  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4356  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4357  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4358  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4359  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4360  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4361  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4362  */
4363 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4364                                         unsigned long zone_type,
4365                                         unsigned long node_start_pfn,
4366                                         unsigned long node_end_pfn,
4367                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4368                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4369 {
4370         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4371         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4372                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4373                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4374                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4375                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4376                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4377
4378                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4379                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4380                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4381                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4382
4383                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4384                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4385                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4386         }
4387 }
4388
4389 /*
4390  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4391  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4392  */
4393 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4394                                         unsigned long zone_type,
4395                                         unsigned long *ignored)
4396 {
4397         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4398         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4399
4400         /* Get the start and end of the node and zone */
4401         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4402         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4403         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4404         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4405                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4406                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4407
4408         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4409         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4410                 return 0;
4411
4412         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4413         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4414         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4415
4416         /* Return the spanned pages */
4417         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4418 }
4419
4420 /*
4421  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4422  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4423  */
4424 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4425                                 unsigned long range_start_pfn,
4426                                 unsigned long range_end_pfn)
4427 {
4428         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4429         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4430         int i;
4431
4432         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4433                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4434                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4435                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4436         }
4437         return nr_absent;
4438 }
4439
4440 /**
4441  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4442  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4443  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4444  *
4445  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4446  */
4447 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4448                                                         unsigned long end_pfn)
4449 {
4450         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4451 }
4452
4453 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4454 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4455                                         unsigned long zone_type,
4456                                         unsigned long *ignored)
4457 {
4458         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4459         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4460         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4461         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4462
4463         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4464         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4465         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4466
4467         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4468                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4469                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4470         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4471 }
4472
4473 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4474 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4475                                         unsigned long zone_type,
4476                                         unsigned long *zones_size)
4477 {
4478         return zones_size[zone_type];
4479 }
4480
4481 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4482                                                 unsigned long zone_type,
4483                                                 unsigned long *zholes_size)
4484 {
4485         if (!zholes_size)
4486                 return 0;
4487
4488         return zholes_size[zone_type];
4489 }
4490
4491 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4492
4493 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4494                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4495 {
4496         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4497         enum zone_type i;
4498
4499         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4500                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4501                                                                 zones_size);
4502         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4503
4504         realtotalpages = totalpages;
4505         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4506                 realtotalpages -=
4507                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4508                                                                 zholes_size);
4509         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4510         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4511                                                         realtotalpages);
4512 }
4513
4514 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4515 /*
4516  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4517  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4518  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4519  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4520  * bytes.
4521  */
4522 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4523 {
4524         unsigned long usemapsize;
4525
4526         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4527         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4528         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4529         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4530         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4531
4532         return usemapsize / 8;
4533 }
4534
4535 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4536                                 struct zone *zone,
4537                                 unsigned long zone_start_pfn,
4538                                 unsigned long zonesize)
4539 {
4540         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4541         zone->pageblock_flags = NULL;
4542         if (usemapsize)
4543                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4544                                                                    usemapsize);
4545 }
4546 #else
4547 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4548                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4549 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4550
4551 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4552
4553 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4554 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4555 {
4556         unsigned int order;
4557
4558         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4559         if (pageblock_order)
4560                 return;
4561
4562         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4563                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4564         else
4565                 order = MAX_ORDER - 1;
4566
4567         /*
4568          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4569          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4570          * powerpc.
4571          */
4572         pageblock_order = order;
4573 }
4574 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4575
4576 /*
4577  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4578  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4579  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4580  * the kernel config
4581  */
4582 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4583 {
4584 }
4585
4586 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4587
4588 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4589                                                    unsigned long present_pages)
4590 {
4591         unsigned long pages = spanned_pages;
4592
4593         /*
4594          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4595          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4596          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4597          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4598          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4599          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4600          */
4601         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4602             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4603                 pages = present_pages;
4604
4605         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4606 }
4607
4608 /*
4609  * Set up the zone data structures:
4610  *   - mark all pages reserved
4611  *   - mark all memory queues empty
4612  *   - clear the memory bitmaps
4613  *
4614  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4615  */
4616 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4617                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4618 {
4619         enum zone_type j;
4620         int nid = pgdat->node_id;
4621         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4622         int ret;
4623
4624         pgdat_resize_init(pgdat);
4625 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4626         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4627         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4628         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4629 #endif
4630         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4631         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4632         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4633
4634         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4635                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4636                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4637
4638                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4639                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4640                                                                 zholes_size);
4641
4642                 /*
4643                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4644                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4645                  * and per-cpu initialisations
4646                  */
4647                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4648                 if (freesize >= memmap_pages) {
4649                         freesize -= memmap_pages;
4650                         if (memmap_pages)
4651                                 printk(KERN_DEBUG
4652                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4653                                        zone_names[j], memmap_pages);
4654                 } else
4655                         printk(KERN_WARNING
4656                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4657                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4658
4659                 /* Account for reserved pages */
4660                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4661                         freesize -= dma_reserve;
4662                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4663                                         zone_names[0], dma_reserve);
4664                 }
4665
4666                 if (!is_highmem_idx(j))
4667                         nr_kernel_pages += freesize;
4668                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4669                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4670                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4671                 nr_all_pages += freesize;
4672
4673                 zone->spanned_pages = size;
4674                 zone->present_pages = realsize;
4675                 /*
4676                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4677                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4678                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4679                  */
4680                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4681 #ifdef CONFIG_NUMA
4682                 zone->node = nid;
4683                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4684                                                 / 100;
4685                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4686 #endif
4687                 zone->name = zone_names[j];
4688                 spin_lock_init(&zone->lock);
4689                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4690                 zone_seqlock_init(zone);
4691                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4692
4693                 zone_pcp_init(zone);
4694                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4695                 if (!size)
4696                         continue;
4697
4698                 set_pageblock_order();
4699                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4700                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4701                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4702                 BUG_ON(ret);
4703                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4704                 zone_start_pfn += size;
4705         }
4706 }
4707
4708 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4709 {
4710         /* Skip empty nodes */
4711         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4712                 return;
4713
4714 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4715         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4716         if (!pgdat->node_mem_map) {
4717                 unsigned long size, start, end;
4718                 struct page *map;
4719
4720                 /*
4721                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4722                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4723                  * for the buddy allocator to function correctly.
4724                  */
4725                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4726                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4727                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4728                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4729                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4730                 if (!map)
4731                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4732                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4733         }
4734 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4735         /*
4736          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4737          */
4738         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4739                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4740 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4741                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4742                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4743 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4744         }
4745 #endif
4746 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4747 }
4748
4749 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4750                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4751 {
4752         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4753
4754         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4755         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4756
4757         pgdat->node_id = nid;
4758         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4759         init_zone_allows_reclaim(nid);
4760         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4761
4762         alloc_node_mem_map(pgdat);
4763 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4764         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4765                 nid, (unsigned long)pgdat,
4766                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4767 #endif
4768
4769         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4770 }
4771
4772 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4773
4774 #if MAX_NUMNODES > 1
4775 /*
4776  * Figure out the number of possible node ids.
4777  */
4778 void __init setup_nr_node_ids(void)
4779 {
4780         unsigned int node;
4781         unsigned int highest = 0;
4782
4783         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4784                 highest = node;
4785         nr_node_ids = highest + 1;
4786 }
4787 #endif
4788
4789 /**
4790  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4791  *
4792  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4793  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4794  * all the nodes.
4795  *
4796  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4797  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4798  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4799  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4800  *
4801  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4802  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4803  * populated node map.
4804  *
4805  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4806  * requirement (single node).
4807  */
4808 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4809 {
4810         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4811         unsigned long start, end, mask;
4812         int last_nid = -1;
4813         int i, nid;
4814
4815         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4816                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4817                         last_nid = nid;
4818                         last_end = end;
4819                         continue;
4820                 }
4821
4822                 /*
4823                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4824                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4825                  * too coarse to separate the current node from the last.
4826                  */
4827                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4828                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4829                         mask <<= 1;
4830
4831                 /* accumulate all internode masks */
4832                 accl_mask |= mask;
4833         }
4834
4835         /* convert mask to number of pages */
4836         return ~accl_mask + 1;
4837 }
4838
4839 /* Find the lowest pfn for a node */
4840 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4841 {
4842         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4843         unsigned long start_pfn;
4844         int i;
4845
4846         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4847                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4848
4849         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4850                 printk(KERN_WARNING
4851                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4852                 return 0;
4853         }
4854
4855         return min_pfn;
4856 }
4857
4858 /**
4859  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4860  *
4861  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4862  * add_active_range().
4863  */
4864 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4865 {
4866         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4867 }
4868
4869 /*
4870  * early_calculate_totalpages()
4871  * Sum pages in active regions for movable zone.
4872  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4873  */
4874 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4875 {
4876         unsigned long totalpages = 0;
4877         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4878         int i, nid;
4879
4880         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4881                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4882
4883                 totalpages += pages;
4884                 if (pages)
4885                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4886         }
4887         return totalpages;
4888 }
4889
4890 /*
4891  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4892  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4893  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4894  * others
4895  */
4896 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4897 {
4898         int i, nid;
4899         unsigned long usable_startpfn;
4900         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4901         /* save the state before borrow the nodemask */
4902         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4903         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4904         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4905
4906         /*
4907          * If movablecore was specified, calculate what size of
4908          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4909          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4910          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4911          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4912          * what movablecore would have allowed.
4913          */
4914         if (required_movablecore) {
4915                 unsigned long corepages;
4916
4917                 /*
4918                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4919                  * was requested by the user
4920                  */
4921                 required_movablecore =
4922                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4923                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4924
4925                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4926         }
4927
4928         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4929         if (!required_kernelcore)
4930                 goto out;
4931
4932         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4933         find_usable_zone_for_movable();
4934         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4935
4936 restart:
4937         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4938         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4939         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4940                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4941
4942                 /*
4943                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4944                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4945                  * amount of memory for the kernel
4946                  */
4947                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4948                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4949
4950                 /*
4951                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4952                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4953                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4954                  */
4955                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4956
4957                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4958                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4959                         unsigned long size_pages;
4960
4961                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4962                         if (start_pfn >= end_pfn)
4963                                 continue;
4964
4965                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4966                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4967                                 unsigned long kernel_pages;
4968                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4969                                                                 - start_pfn;
4970
4971                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4972                                                         kernelcore_remaining);
4973                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4974                                                         required_kernelcore);
4975
4976                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4977                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4978
4979                                         /*
4980                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4981                                          * that if we have to rebalance
4982                                          * kernelcore across nodes, we will
4983                                          * not double account here
4984                                          */
4985                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4986                                         continue;
4987                                 }
4988                                 start_pfn = usable_startpfn;
4989                         }
4990
4991                         /*
4992                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4993                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4994                          * number of pages used as kernelcore
4995                          */
4996                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4997                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4998                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4999                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5000
5001                         /*
5002                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5003                          * break if the kernelcore for this node has been
5004                          * satisified
5005                          */
5006                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5007                                                                 size_pages);
5008                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5009                         if (!kernelcore_remaining)
5010                                 break;
5011                 }
5012         }
5013
5014         /*
5015          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5016          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5017          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5018          * satisified
5019          */
5020         usable_nodes--;
5021         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5022                 goto restart;
5023
5024         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5025         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5026                 zone_movable_pfn[nid] =
5027                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5028
5029 out:
5030         /* restore the node_state */
5031         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5032 }
5033
5034 /* Any regular or high memory on that node ? */
5035 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5036 {
5037         enum zone_type zone_type;
5038
5039         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5040                 return;
5041
5042         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5043                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5044                 if (zone->present_pages) {
5045                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5046                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5047                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5048                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5049                         break;
5050                 }
5051         }
5052 }
5053
5054 /**
5055  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5056  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5057  *
5058  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5059  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5060  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5061  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5062  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5063  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5064  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5065  * at arch_max_dma_pfn.
5066  */
5067 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5068 {
5069         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5070         int i, nid;
5071
5072         /* Record where the zone boundaries are */
5073         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5074                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5075         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5076                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5077         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5078         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5079         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5080                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5081                         continue;
5082                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5083                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5084                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5085                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5086         }
5087         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5088         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5089
5090         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5091         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5092         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5093
5094         /* Print out the zone ranges */
5095         printk("Zone ranges:\n");
5096         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5097                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5098                         continue;
5099                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5100                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5101                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5102                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5103                 else
5104                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5105                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5106                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5107                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5108         }
5109
5110         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5111         printk("Movable zone start for each node\n");
5112         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5113                 if (zone_movable_pfn[i])
5114                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5115                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5116         }
5117
5118         /* Print out the early node map */
5119         printk("Early memory node ranges\n");
5120         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5121                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5122                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5123
5124         /* Initialise every node */
5125         mminit_verify_pageflags_layout();
5126         setup_nr_node_ids();
5127         for_each_online_node(nid) {
5128                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5129                 free_area_init_node(nid, NULL,
5130                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5131
5132                 /* Any memory on that node */
5133                 if (pgdat->node_present_pages)
5134                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5135                 check_for_memory(pgdat, nid);
5136         }
5137 }
5138
5139 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5140 {
5141         unsigned long long coremem;
5142         if (!p)
5143                 return -EINVAL;
5144
5145         coremem = memparse(p, &p);
5146         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5147
5148         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5149         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5150
5151         return 0;
5152 }
5153
5154 /*
5155  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5156  * cannot be reclaimed or migrated.
5157  */
5158 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5159 {
5160         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5161 }
5162
5163 /*
5164  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5165  * can be reclaimed or migrated.
5166  */
5167 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5168 {
5169         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5170 }
5171
5172 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5173 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5174
5175 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5176
5177 unsigned long free_reserved_area(unsigned long start, unsigned long end,
5178                                  int poison, char *s)
5179 {
5180         unsigned long pages, pos;
5181
5182         pos = start = PAGE_ALIGN(start);
5183         end &= PAGE_MASK;
5184         for (pages = 0; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5185                 if (poison)
5186                         memset((void *)pos, poison, PAGE_SIZE);
5187                 free_reserved_page(virt_to_page((void *)pos));
5188         }
5189
5190         if (pages && s)
5191                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%lx - %lx)\n",
5192                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5193
5194         return pages;
5195 }
5196
5197 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5198 void free_highmem_page(struct page *page)
5199 {
5200         __free_reserved_page(page);
5201         totalram_pages++;
5202         totalhigh_pages++;
5203 }
5204 #endif
5205
5206 /**
5207  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5208  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5209  *
5210  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5211  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5212  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5213  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5214  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5215  * smaller per-cpu batchsize.
5216  */
5217 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5218 {
5219         dma_reserve = new_dma_reserve;
5220 }
5221
5222 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5223 {
5224         free_area_init_node(0, zones_size,
5225                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5226 }
5227
5228 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5229                                  unsigned long action, void *hcpu)
5230 {
5231         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5232
5233         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5234                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5235                 drain_pages(cpu);
5236
5237                 /*
5238                  * Spill the event counters of the dead processor
5239                  * into the current processors event counters.
5240                  * This artificially elevates the count of the current
5241                  * processor.
5242                  */
5243                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5244
5245                 /*
5246                  * Zero the differential counters of the dead processor
5247                  * so that the vm statistics are consistent.
5248                  *
5249                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5250                  * race with what we are doing.
5251                  */
5252                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5253         }
5254         return NOTIFY_OK;
5255 }
5256
5257 void __init page_alloc_init(void)
5258 {
5259         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5260 }
5261
5262 /*
5263  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5264  *      or min_free_kbytes changes.
5265  */
5266 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5267 {
5268         struct pglist_data *pgdat;
5269         unsigned long reserve_pages = 0;
5270         enum zone_type i, j;
5271
5272         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5273                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5274                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5275                         unsigned long max = 0;
5276
5277                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5278                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5279                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5280                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5281                         }
5282
5283                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5284                         max += high_wmark_pages(zone);
5285
5286                         if (max > zone->managed_pages)
5287                                 max = zone->managed_pages;
5288                         reserve_pages += max;
5289                         /*
5290                          * Lowmem reserves are not available to
5291                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5292                          * kswapd tries to balance zones to their high
5293                          * watermark.  As a result, neither should be
5294                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5295                          * situation where reclaim has to clean pages
5296                          * in order to balance the zones.
5297                          */
5298                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5299                 }
5300         }
5301         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5302         totalreserve_pages = reserve_pages;
5303 }
5304
5305 /*
5306  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5307  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5308  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5309  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5310  */
5311 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5312 {
5313         struct pglist_data *pgdat;
5314         enum zone_type j, idx;
5315
5316         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5317                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5318                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5319                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5320
5321                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5322
5323                         idx = j;
5324                         while (idx) {
5325                                 struct zone *lower_zone;
5326
5327                                 idx--;
5328
5329                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5330                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5331
5332                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5333                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5334                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5335                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5336                         }
5337                 }
5338         }
5339
5340         /* update totalreserve_pages */
5341         calculate_totalreserve_pages();
5342 }
5343
5344 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5345 {
5346         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5347         unsigned long pages_low = extra_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5348         unsigned long lowmem_pages = 0;
5349         struct zone *zone;
5350         unsigned long flags;
5351
5352         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5353         for_each_zone(zone) {
5354                 if (!is_highmem(zone))
5355                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5356         }
5357
5358         for_each_zone(zone) {
5359                 u64 min, low;
5360
5361                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5362                 min = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5363                 do_div(min, lowmem_pages);
5364                 low = (u64)pages_low * zone->managed_pages;
5365                 do_div(low, vm_total_pages);
5366
5367                 if (is_highmem(zone)) {
5368                         /*
5369                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5370                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5371                          * value here.
5372                          *
5373                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5374                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5375                          * not be capped for highmem.
5376                          */
5377                         unsigned long min_pages;
5378
5379                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5380                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5381                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5382                 } else {
5383                         /*
5384                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5385                          * proportionate to the zone's size.
5386                          */
5387                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min;
5388                 }
5389
5390                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) +
5391                                         low + (min >> 2);
5392                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) +
5393                                         low + (min >> 1);
5394
5395                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5396                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5397         }
5398
5399         /* update totalreserve_pages */
5400         calculate_totalreserve_pages();
5401 }
5402
5403 /**
5404  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5405  * or when memory is hot-{added|removed}
5406  *
5407  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5408  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5409  */
5410 void setup_per_zone_wmarks(void)
5411 {
5412         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5413         __setup_per_zone_wmarks();
5414         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5415 }
5416
5417 /*
5418  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5419  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5420  * to be referenced again before it is swapped out.
5421  *
5422  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5423  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5424  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5425  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5426  *
5427  * total     target    max
5428  * memory    ratio     inactive anon
5429  * -------------------------------------
5430  *   10MB       1         5MB
5431  *  100MB       1        50MB
5432  *    1GB       3       250MB
5433  *   10GB      10       0.9GB
5434  *  100GB      31         3GB
5435  *    1TB     101        10GB
5436  *   10TB     320        32GB
5437  */
5438 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5439 {
5440         unsigned int gb, ratio;
5441
5442         /* Zone size in gigabytes */
5443         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5444         if (gb)
5445                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5446         else
5447                 ratio = 1;
5448
5449         zone->inactive_ratio = ratio;
5450 }
5451
5452 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5453 {
5454         struct zone *zone;
5455
5456         for_each_zone(zone)
5457                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5458 }
5459
5460 /*
5461  * Initialise min_free_kbytes.
5462  *
5463  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5464  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5465  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5466  *
5467  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5468  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5469  *
5470  * which yields
5471  *
5472  * 16MB:        512k
5473  * 32MB:        724k
5474  * 64MB:        1024k
5475  * 128MB:       1448k
5476  * 256MB:       2048k
5477  * 512MB:       2896k
5478  * 1024MB:      4096k
5479  * 2048MB:      5792k
5480  * 4096MB:      8192k
5481  * 8192MB:      11584k
5482  * 16384MB:     16384k
5483  */
5484 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5485 {
5486         unsigned long lowmem_kbytes;
5487
5488         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5489
5490         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5491         if (min_free_kbytes < 128)
5492                 min_free_kbytes = 128;
5493         if (min_free_kbytes > 65536)
5494                 min_free_kbytes = 65536;
5495         setup_per_zone_wmarks();
5496         refresh_zone_stat_thresholds();
5497         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5498         setup_per_zone_inactive_ratio();
5499         return 0;
5500 }
5501 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5502
5503 /*
5504  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5505  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5506  *      or extra_free_kbytes changes.
5507  */
5508 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5509         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5510 {
5511         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5512         if (write)
5513                 setup_per_zone_wmarks();
5514         return 0;
5515 }
5516
5517 #ifdef CONFIG_NUMA
5518 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5519         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5520 {
5521         struct zone *zone;
5522         int rc;
5523
5524         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5525         if (rc)
5526                 return rc;
5527
5528         for_each_zone(zone)
5529                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5530                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5531         return 0;
5532 }
5533
5534 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5535         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5536 {
5537         struct zone *zone;
5538         int rc;
5539
5540         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5541         if (rc)
5542                 return rc;
5543
5544         for_each_zone(zone)
5545                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5546                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5547         return 0;
5548 }
5549 #endif
5550
5551 /*
5552  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5553  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5554  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5555  *
5556  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5557  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5558  * if in function of the boot time zone sizes.
5559  */
5560 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5561         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5562 {
5563         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5564         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5565         return 0;
5566 }
5567
5568 /*
5569  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5570  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5571  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5572  */
5573
5574 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5575         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5576 {
5577         struct zone *zone;
5578         unsigned int cpu;
5579         int ret;
5580
5581         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5582         if (!write || (ret < 0))
5583                 return ret;
5584         for_each_populated_zone(zone) {
5585                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5586                         unsigned long  high;
5587                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5588                         setup_pagelist_highmark(
5589                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5590                 }
5591         }
5592         return 0;
5593 }
5594
5595 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5596
5597 #ifdef CONFIG_NUMA
5598 static int __init set_hashdist(char *str)
5599 {
5600         if (!str)
5601                 return 0;
5602         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5603         return 1;
5604 }
5605 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5606 #endif
5607
5608 /*
5609  * allocate a large system hash table from bootmem
5610  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5611  *   quantity of entries
5612  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5613  */
5614 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5615                                      unsigned long bucketsize,
5616                                      unsigned long numentries,
5617                                      int scale,
5618                                      int flags,
5619                                      unsigned int *_hash_shift,
5620                                      unsigned int *_hash_mask,
5621                                      unsigned long low_limit,
5622                                      unsigned long high_limit)
5623 {
5624         unsigned long long max = high_limit;
5625         unsigned long log2qty, size;
5626         void *table = NULL;
5627
5628         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5629         if (!numentries) {
5630                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5631                 numentries = nr_kernel_pages;
5632                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5633                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5634                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5635
5636                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5637                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5638                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5639                 else
5640                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5641
5642                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5643                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5644                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5645                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5646                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5647                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5648                                 BUG_ON(!numentries);
5649                         }
5650                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5651                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5652         }
5653         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5654
5655         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5656         if (max == 0) {
5657                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5658                 do_div(max, bucketsize);
5659         }
5660         max = min(max, 0x80000000ULL);
5661
5662         if (numentries < low_limit)
5663                 numentries = low_limit;
5664         if (numentries > max)
5665                 numentries = max;
5666
5667         log2qty = ilog2(numentries);
5668
5669         do {
5670                 size = bucketsize << log2qty;
5671                 if (flags & HASH_EARLY)
5672                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5673                 else if (hashdist)
5674                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5675                 else {
5676                         /*
5677                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5678                          * some pages at the end of hash table which
5679                          * alloc_pages_exact() automatically does
5680                          */
5681                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5682                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5683                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5684                         }
5685                 }
5686         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5687
5688         if (!table)
5689                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5690
5691         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5692                tablename,
5693                (1UL << log2qty),
5694                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5695                size);
5696
5697         if (_hash_shift)
5698                 *_hash_shift = log2qty;
5699         if (_hash_mask)
5700                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5701
5702         return table;
5703 }
5704
5705 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5706 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5707                                                         unsigned long pfn)
5708 {
5709 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5710         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5711 #else
5712         return zone->pageblock_flags;
5713 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5714 }
5715
5716 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5717 {
5718 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5719         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5720         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5721 #else
5722         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5723         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5724 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5725 }
5726
5727 /**
5728  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5729  * @page: The page within the block of interest
5730  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5731  * @end_bitidx: The last bit of interest
5732  * returns pageblock_bits flags
5733  */
5734 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5735                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5736 {
5737         struct zone *zone;
5738         unsigned long *bitmap;
5739         unsigned long pfn, bitidx;
5740         unsigned long flags = 0;
5741         unsigned long value = 1;
5742
5743         zone = page_zone(page);
5744         pfn = page_to_pfn(page);
5745         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5746         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5747
5748         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5749                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5750                         flags |= value;
5751
5752         return flags;
5753 }
5754
5755 /**
5756  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5757  * @page: The page within the block of interest
5758  * @start_bitidx: The first bit of interest
5759  * @end_bitidx: The last bit of interest
5760  * @flags: The flags to set
5761  */
5762 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5763                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5764 {
5765         struct zone *zone;
5766         unsigned long *bitmap;
5767         unsigned long pfn, bitidx;
5768         unsigned long value = 1;
5769
5770         zone = page_zone(page);
5771         pfn = page_to_pfn(page);
5772         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5773         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5774         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5775
5776         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5777                 if (flags & value)
5778                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5779                 else
5780                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5781 }
5782
5783 /*
5784  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5785  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5786  *
5787  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5788  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5789  * expect this function should be exact.
5790  */
5791 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5792                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5793 {
5794         unsigned long pfn, iter, found;
5795         int mt;
5796
5797         /*
5798          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5799          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5800          */
5801         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5802                 return false;
5803         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5804         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5805                 return false;
5806
5807         pfn = page_to_pfn(page);
5808         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5809                 unsigned long check = pfn + iter;
5810
5811                 if (!pfn_valid_within(check))
5812                         continue;
5813
5814                 page = pfn_to_page(check);
5815                 /*
5816                  * We can't use page_count without pin a page
5817                  * because another CPU can free compound page.
5818                  * This check already skips compound tails of THP
5819                  * because their page->_count is zero at all time.
5820                  */
5821                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5822                         if (PageBuddy(page))
5823                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5824                         continue;
5825                 }
5826
5827                 /*
5828                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5829                  * page_count() is not 0.
5830                  */
5831                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5832                         continue;
5833
5834                 if (!PageLRU(page))
5835                         found++;
5836                 /*
5837                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5838                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5839                  * and it still to be fixed.
5840                  */
5841                 /*
5842                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5843                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5844                  *
5845                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5846                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5847                  * page at boot.
5848                  */
5849                 if (found > count)
5850                         return true;
5851         }
5852         return false;
5853 }
5854
5855 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5856 {
5857         struct zone *zone;
5858         unsigned long pfn;
5859
5860         /*
5861          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5862          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5863          * the zone but still within the section.
5864          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5865          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5866          */
5867         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5868                 return false;
5869
5870         zone = page_zone(page);
5871         pfn = page_to_pfn(page);
5872         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
5873                 return false;
5874
5875         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5876 }
5877
5878 #ifdef CONFIG_CMA
5879
5880 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5881 {
5882         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5883                              pageblock_nr_pages) - 1);
5884 }
5885
5886 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5887 {
5888         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5889                                 pageblock_nr_pages));
5890 }
5891
5892 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5893 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5894                                         unsigned long start, unsigned long end)
5895 {
5896         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5897         unsigned long nr_reclaimed;
5898         unsigned long pfn = start;
5899         unsigned int tries = 0;
5900         int ret = 0;
5901
5902         migrate_prep();
5903
5904         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5905                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5906                         ret = -EINTR;
5907                         break;
5908                 }
5909
5910                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5911                         cc->nr_migratepages = 0;
5912                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5913                                                          pfn, end, true);
5914                         if (!pfn) {
5915                                 ret = -EINTR;
5916                                 break;
5917                         }
5918                         tries = 0;
5919                 } else if (++tries == 5) {
5920                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5921                         break;
5922                 }
5923
5924                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5925                                                         &cc->migratepages);
5926                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5927
5928                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
5929                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
5930         }
5931         if (ret < 0) {
5932                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5933                 return ret;
5934         }
5935         return 0;
5936 }
5937
5938 /**
5939  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5940  * @start:      start PFN to allocate
5941  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5942  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5943  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5944  *                      in range must have the same migratetype and it must
5945  *                      be either of the two.
5946  *
5947  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5948  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5949  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5950  * pages fall in.
5951  *
5952  * The PFN range must belong to a single zone.
5953  *
5954  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5955  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5956  * need to be freed with free_contig_range().
5957  */
5958 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5959                        unsigned migratetype)
5960 {
5961         unsigned long outer_start, outer_end;
5962         int ret = 0, order;
5963
5964         struct compact_control cc = {
5965                 .nr_migratepages = 0,
5966                 .order = -1,
5967                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5968                 .sync = true,
5969                 .ignore_skip_hint = true,
5970         };
5971         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5972
5973         /*
5974          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5975          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5976          * have different sizes, and due to the way page allocator
5977          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5978          * that page allocator won't try to merge buddies from
5979          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5980          * other migration type.
5981          *
5982          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5983          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5984          * we are interested in).  This will put all the pages in
5985          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5986          *
5987          * When this is done, we take the pages in range from page
5988          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5989          * page allocator will never consider using them.
5990          *
5991          * This lets us mark the pageblocks back as
5992          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5993          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5994          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5995          */
5996
5997         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5998                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5999                                        false);
6000         if (ret)
6001                 return ret;
6002
6003         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6004         if (ret)
6005                 goto done;
6006
6007         /*
6008          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6009          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6010          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6011          * What we are going to do is to allocate all pages from
6012          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6013          *
6014          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6015          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6016          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6017          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6018          * once this is done free the pages we are not interested in.
6019          *
6020          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6021          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6022          */
6023
6024         lru_add_drain_all();
6025         drain_all_pages();
6026
6027         order = 0;
6028         outer_start = start;
6029         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6030                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6031                         ret = -EBUSY;
6032                         goto done;
6033                 }
6034                 outer_start &= ~0UL << order;
6035         }
6036
6037         /* Make sure the range is really isolated. */
6038         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6039                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6040                        outer_start, end);
6041                 ret = -EBUSY;
6042                 goto done;
6043         }
6044
6045
6046         /* Grab isolated pages from freelists. */
6047         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6048         if (!outer_end) {
6049                 ret = -EBUSY;
6050                 goto done;
6051         }
6052
6053         /* Free head and tail (if any) */
6054         if (start != outer_start)
6055                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6056         if (end != outer_end)
6057                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6058
6059 done:
6060         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6061                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6062         return ret;
6063 }
6064
6065 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6066 {
6067         unsigned int count = 0;
6068
6069         for (; nr_pages--; pfn++) {
6070                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6071
6072                 count += page_count(page) != 1;
6073                 __free_page(page);
6074         }
6075         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6076 }
6077 #endif
6078
6079 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6080 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
6081 {
6082         struct zone *zone = data;
6083         int cpu;
6084         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
6085
6086         for_each_possible_cpu(cpu) {
6087                 struct per_cpu_pageset *pset;
6088                 struct per_cpu_pages *pcp;
6089
6090                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6091                 pcp = &pset->pcp;
6092
6093                 local_irq_save(flags);
6094                 if (pcp->count > 0)
6095                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6096                 drain_zonestat(zone, pset);
6097                 setup_pageset(pset, batch);
6098                 local_irq_restore(flags);
6099         }
6100         return 0;
6101 }
6102
6103 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6104 {
6105         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6106 }
6107 #endif
6108
6109 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6110 {
6111         unsigned long flags;
6112         int cpu;
6113         struct per_cpu_pageset *pset;
6114
6115         /* avoid races with drain_pages()  */
6116         local_irq_save(flags);
6117         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6118                 for_each_online_cpu(cpu) {
6119                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6120                         drain_zonestat(zone, pset);
6121                 }
6122                 free_percpu(zone->pageset);
6123                 zone->pageset = &boot_pageset;
6124         }
6125         local_irq_restore(flags);
6126 }
6127
6128 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6129 /*
6130  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6131  */
6132 void
6133 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6134 {
6135         struct page *page;
6136         struct zone *zone;
6137         int order, i;
6138         unsigned long pfn;
6139         unsigned long flags;
6140         /* find the first valid pfn */
6141         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6142                 if (pfn_valid(pfn))
6143                         break;
6144         if (pfn == end_pfn)
6145                 return;
6146         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6147         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6148         pfn = start_pfn;
6149         while (pfn < end_pfn) {
6150                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6151                         pfn++;
6152                         continue;
6153                 }
6154                 page = pfn_to_page(pfn);
6155                 /*
6156                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6157                  * page_count() is not 0.
6158                  */
6159                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6160                         pfn++;
6161                         SetPageReserved(page);
6162                         continue;
6163                 }
6164
6165                 BUG_ON(page_count(page));
6166                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6167                 order = page_order(page);
6168 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6169                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6170                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6171 #endif
6172                 list_del(&page->lru);
6173                 rmv_page_order(page);
6174                 zone->free_area[order].nr_free--;
6175 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6176                 if (PageHighMem(page))
6177                         totalhigh_pages -= 1 << order;
6178 #endif
6179                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6180                         SetPageReserved((page+i));
6181                 pfn += (1 << order);
6182         }
6183         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6184 }
6185 #endif
6186
6187 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6188 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6189 {
6190         struct zone *zone = page_zone(page);
6191         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6192         unsigned long flags;
6193         int order;
6194
6195         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6196         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6197                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6198
6199                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6200                         break;
6201         }
6202         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6203
6204         return order < MAX_ORDER;
6205 }
6206 #endif
6207
6208 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6209         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6210         {1UL << PG_error,               "error"         },
6211         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6212         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6213         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6214         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6215         {1UL << PG_active,              "active"        },
6216         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6217         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6218         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6219         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6220         {1UL << PG_private,             "private"       },
6221         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6222         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6223 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6224         {1UL << PG_head,                "head"          },
6225         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6226 #else
6227         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6228 #endif
6229         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6230         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6231         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6232         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6233         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6234 #ifdef CONFIG_MMU
6235         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6236 #endif
6237 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6238         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6239 #endif
6240 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6241         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6242 #endif
6243 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6244         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6245 #endif
6246 };
6247
6248 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6249 {
6250         const char *delim = "";
6251         unsigned long mask;
6252         int i;
6253
6254         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6255
6256         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6257
6258         /* remove zone id */
6259         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6260
6261         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6262
6263                 mask = pageflag_names[i].mask;
6264                 if ((flags & mask) != mask)
6265                         continue;
6266
6267                 flags &= ~mask;
6268                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6269                 delim = "|";
6270         }
6271
6272         /* check for left over flags */
6273         if (flags)
6274                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6275
6276         printk(")\n");
6277 }
6278
6279 void dump_page(struct page *page)
6280 {
6281         printk(KERN_ALERT
6282                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6283                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6284                 page->mapping, page->index);
6285         dump_page_flags(page->flags);
6286         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6287 }