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