mm: memory-hotplug: enable memory hotplug to handle hugepage
[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/sections.h>
65 #include <asm/tlbflush.h>
66 #include <asm/div64.h>
67 #include "internal.h"
68
69 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
70 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
71
72 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
73 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
75 #endif
76
77 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
78 /*
79  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
80  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
81  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
82  * defined in <linux/topology.h>.
83  */
84 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
85 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
86 #endif
87
88 /*
89  * Array of node states.
90  */
91 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
92         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
93         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
94 #ifndef CONFIG_NUMA
95         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
96 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
97         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
100         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #endif
102         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif  /* NUMA */
104 };
105 EXPORT_SYMBOL(node_states);
106
107 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
108 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
109
110 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
111 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
112 /*
113  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
114  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
115  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
116  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
117  */
118 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
119
120 int percpu_pagelist_fraction;
121 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
122
123 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
124 /*
125  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
126  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
127  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
128  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
129  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
130  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
131  */
132
133 static gfp_t saved_gfp_mask;
134
135 void pm_restore_gfp_mask(void)
136 {
137         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
138         if (saved_gfp_mask) {
139                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
140                 saved_gfp_mask = 0;
141         }
142 }
143
144 void pm_restrict_gfp_mask(void)
145 {
146         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
147         WARN_ON(saved_gfp_mask);
148         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
149         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
150 }
151
152 bool pm_suspended_storage(void)
153 {
154         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
155                 return false;
156         return true;
157 }
158 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
159
160 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
161 int pageblock_order __read_mostly;
162 #endif
163
164 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
165
166 /*
167  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
168  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
169  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
170  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
171  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
172  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
173  *
174  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
175  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
176  */
177 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
178 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
179          256,
180 #endif
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
182          256,
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
185          32,
186 #endif
187          32,
188 };
189
190 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
191
192 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
193 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
194          "DMA",
195 #endif
196 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
197          "DMA32",
198 #endif
199          "Normal",
200 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
201          "HighMem",
202 #endif
203          "Movable",
204 };
205
206 int min_free_kbytes = 1024;
207 int user_min_free_kbytes;
208
209 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
210 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
211 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
212
213 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
214 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
217 static unsigned long __initdata required_movablecore;
218 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
219
220 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
221 int movable_zone;
222 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
223 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
224
225 #if MAX_NUMNODES > 1
226 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
227 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
228 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
229 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
230 #endif
231
232 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
233
234 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
235 {
236
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
238                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
239
240         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
241                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
242 }
243
244 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
245
246 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
247 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
248 {
249         int ret = 0;
250         unsigned seq;
251         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
252         unsigned long sp, start_pfn;
253
254         do {
255                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
256                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
257                 sp = zone->spanned_pages;
258                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
259                         ret = 1;
260         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
261
262         if (ret)
263                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
264                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
265
266         return ret;
267 }
268
269 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
270 {
271         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
272                 return 0;
273         if (zone != page_zone(page))
274                 return 0;
275
276         return 1;
277 }
278 /*
279  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
280  */
281 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
282 {
283         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
284                 return 1;
285         if (!page_is_consistent(zone, page))
286                 return 1;
287
288         return 0;
289 }
290 #else
291 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
292 {
293         return 0;
294 }
295 #endif
296
297 static void bad_page(struct page *page)
298 {
299         static unsigned long resume;
300         static unsigned long nr_shown;
301         static unsigned long nr_unshown;
302
303         /* Don't complain about poisoned pages */
304         if (PageHWPoison(page)) {
305                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
306                 return;
307         }
308
309         /*
310          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
311          * or allow a steady drip of one report per second.
312          */
313         if (nr_shown == 60) {
314                 if (time_before(jiffies, resume)) {
315                         nr_unshown++;
316                         goto out;
317                 }
318                 if (nr_unshown) {
319                         printk(KERN_ALERT
320                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
321                                 nr_unshown);
322                         nr_unshown = 0;
323                 }
324                 nr_shown = 0;
325         }
326         if (nr_shown++ == 0)
327                 resume = jiffies + 60 * HZ;
328
329         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
330                 current->comm, page_to_pfn(page));
331         dump_page(page);
332
333         print_modules();
334         dump_stack();
335 out:
336         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
337         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
338         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
339 }
340
341 /*
342  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
343  *
344  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
345  *
346  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
347  *
348  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
349  * pointing at the head page.
350  *
351  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
352  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
353  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
354  */
355
356 static void free_compound_page(struct page *page)
357 {
358         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
359 }
360
361 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
362 {
363         int i;
364         int nr_pages = 1 << order;
365
366         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
367         set_compound_order(page, order);
368         __SetPageHead(page);
369         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
370                 struct page *p = page + i;
371                 __SetPageTail(p);
372                 set_page_count(p, 0);
373                 p->first_page = page;
374         }
375 }
376
377 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
378 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
379 {
380         int i;
381         int nr_pages = 1 << order;
382         int bad = 0;
383
384         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
385                 bad_page(page);
386                 bad++;
387         }
388
389         __ClearPageHead(page);
390
391         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
392                 struct page *p = page + i;
393
394                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
395                         bad_page(page);
396                         bad++;
397                 }
398                 __ClearPageTail(p);
399         }
400
401         return bad;
402 }
403
404 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
405 {
406         int i;
407
408         /*
409          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
410          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
411          */
412         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
413         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
414                 clear_highpage(page + i);
415 }
416
417 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
418 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
419
420 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
421 {
422         unsigned long res;
423
424         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
425                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
426                 return 0;
427         }
428         _debug_guardpage_minorder = res;
429         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
430         return 0;
431 }
432 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
433
434 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
435 {
436         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
437 }
438
439 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
440 {
441         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
442 }
443 #else
444 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
445 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
446 #endif
447
448 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
449 {
450         set_page_private(page, order);
451         __SetPageBuddy(page);
452 }
453
454 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
455 {
456         __ClearPageBuddy(page);
457         set_page_private(page, 0);
458 }
459
460 /*
461  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
462  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
463  *
464  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
465  * the following equation:
466  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
467  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
468  * 1 buddy is #10:
469  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
470  *
471  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
472  * satisfies the following equation:
473  *     P = B & ~(1 << O)
474  *
475  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
476  */
477 static inline unsigned long
478 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
479 {
480         return page_idx ^ (1 << order);
481 }
482
483 /*
484  * This function checks whether a page is free && is the buddy
485  * we can do coalesce a page and its buddy if
486  * (a) the buddy is not in a hole &&
487  * (b) the buddy is in the buddy system &&
488  * (c) a page and its buddy have the same order &&
489  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
490  *
491  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
492  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
493  *
494  * For recording page's order, we use page_private(page).
495  */
496 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
497                                                                 int order)
498 {
499         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
500                 return 0;
501
502         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
503                 return 0;
504
505         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
506                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
507                 return 1;
508         }
509
510         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
511                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
512                 return 1;
513         }
514         return 0;
515 }
516
517 /*
518  * Freeing function for a buddy system allocator.
519  *
520  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
521  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
522  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
523  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
524  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
525  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
526  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
527  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
528  * parts of the VM system.
529  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
530  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
531  * order is recorded in page_private(page) field.
532  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
533  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
534  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
535  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
536  * triggers coalescing into a block of larger size.
537  *
538  * -- nyc
539  */
540
541 static inline void __free_one_page(struct page *page,
542                 struct zone *zone, unsigned int order,
543                 int migratetype)
544 {
545         unsigned long page_idx;
546         unsigned long combined_idx;
547         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
548         struct page *buddy;
549
550         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
551
552         if (unlikely(PageCompound(page)))
553                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
554                         return;
555
556         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
557
558         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
559
560         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
561         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
562
563         while (order < MAX_ORDER-1) {
564                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
565                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
566                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
567                         break;
568                 /*
569                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
570                  * merge with it and move up one order.
571                  */
572                 if (page_is_guard(buddy)) {
573                         clear_page_guard_flag(buddy);
574                         set_page_private(page, 0);
575                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
576                                                   migratetype);
577                 } else {
578                         list_del(&buddy->lru);
579                         zone->free_area[order].nr_free--;
580                         rmv_page_order(buddy);
581                 }
582                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
583                 page = page + (combined_idx - page_idx);
584                 page_idx = combined_idx;
585                 order++;
586         }
587         set_page_order(page, order);
588
589         /*
590          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
591          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
592          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
593          * that is happening, add the free page to the tail of the list
594          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
595          * as a higher order page
596          */
597         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
598                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
599                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
600                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
601                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
602                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
603                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
604                         list_add_tail(&page->lru,
605                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
606                         goto out;
607                 }
608         }
609
610         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
611 out:
612         zone->free_area[order].nr_free++;
613 }
614
615 static inline int free_pages_check(struct page *page)
616 {
617         if (unlikely(page_mapcount(page) |
618                 (page->mapping != NULL)  |
619                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
620                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
621                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
622                 bad_page(page);
623                 return 1;
624         }
625         page_nid_reset_last(page);
626         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
627                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
628         return 0;
629 }
630
631 /*
632  * Frees a number of pages from the PCP lists
633  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
634  * count is the number of pages to free.
635  *
636  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
637  * see if this freeing clears that state.
638  *
639  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
640  * pinned" detection logic.
641  */
642 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
643                                         struct per_cpu_pages *pcp)
644 {
645         int migratetype = 0;
646         int batch_free = 0;
647         int to_free = count;
648
649         spin_lock(&zone->lock);
650         zone->all_unreclaimable = 0;
651         zone->pages_scanned = 0;
652
653         while (to_free) {
654                 struct page *page;
655                 struct list_head *list;
656
657                 /*
658                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
659                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
660                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
661                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
662                  * lists
663                  */
664                 do {
665                         batch_free++;
666                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
667                                 migratetype = 0;
668                         list = &pcp->lists[migratetype];
669                 } while (list_empty(list));
670
671                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
672                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
673                         batch_free = to_free;
674
675                 do {
676                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
677
678                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
679                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
680                         list_del(&page->lru);
681                         mt = get_freepage_migratetype(page);
682                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
683                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
684                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
685                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
686                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
687                                 if (is_migrate_cma(mt))
688                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
689                         }
690                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
691         }
692         spin_unlock(&zone->lock);
693 }
694
695 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
696                                 int migratetype)
697 {
698         spin_lock(&zone->lock);
699         zone->all_unreclaimable = 0;
700         zone->pages_scanned = 0;
701
702         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
703         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
704                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
705         spin_unlock(&zone->lock);
706 }
707
708 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
709 {
710         int i;
711         int bad = 0;
712
713         trace_mm_page_free(page, order);
714         kmemcheck_free_shadow(page, order);
715
716         if (PageAnon(page))
717                 page->mapping = NULL;
718         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
719                 bad += free_pages_check(page + i);
720         if (bad)
721                 return false;
722
723         if (!PageHighMem(page)) {
724                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
725                                            PAGE_SIZE << order);
726                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
727                                            PAGE_SIZE << order);
728         }
729         arch_free_page(page, order);
730         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
731
732         return true;
733 }
734
735 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
736 {
737         unsigned long flags;
738         int migratetype;
739
740         if (!free_pages_prepare(page, order))
741                 return;
742
743         local_irq_save(flags);
744         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
745         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
746         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
747         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
748         local_irq_restore(flags);
749 }
750
751 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
752 {
753         unsigned int nr_pages = 1 << order;
754         struct page *p = page;
755         unsigned int loop;
756
757         prefetchw(p);
758         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
759                 prefetchw(p + 1);
760                 __ClearPageReserved(p);
761                 set_page_count(p, 0);
762         }
763         __ClearPageReserved(p);
764         set_page_count(p, 0);
765
766         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
767         set_page_refcounted(page);
768         __free_pages(page, order);
769 }
770
771 #ifdef CONFIG_CMA
772 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
773 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
774 {
775         unsigned i = pageblock_nr_pages;
776         struct page *p = page;
777
778         do {
779                 __ClearPageReserved(p);
780                 set_page_count(p, 0);
781         } while (++p, --i);
782
783         set_page_refcounted(page);
784         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
785         __free_pages(page, pageblock_order);
786         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
787 }
788 #endif
789
790 /*
791  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
792  * Please do not alter this order without good reasons and regression
793  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
794  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
795  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
796  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
797  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
798  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
799  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
800  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
801  *
802  * -- nyc
803  */
804 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
805         int low, int high, struct free_area *area,
806         int migratetype)
807 {
808         unsigned long size = 1 << high;
809
810         while (high > low) {
811                 area--;
812                 high--;
813                 size >>= 1;
814                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
815
816 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
817                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
818                         /*
819                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
820                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
821                          * Corresponding page table entries will not be touched,
822                          * pages will stay not present in virtual address space
823                          */
824                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
825                         set_page_guard_flag(&page[size]);
826                         set_page_private(&page[size], high);
827                         /* Guard pages are not available for any usage */
828                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
829                                                   migratetype);
830                         continue;
831                 }
832 #endif
833                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
834                 area->nr_free++;
835                 set_page_order(&page[size], high);
836         }
837 }
838
839 /*
840  * This page is about to be returned from the page allocator
841  */
842 static inline int check_new_page(struct page *page)
843 {
844         if (unlikely(page_mapcount(page) |
845                 (page->mapping != NULL)  |
846                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
847                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
848                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
849                 bad_page(page);
850                 return 1;
851         }
852         return 0;
853 }
854
855 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
856 {
857         int i;
858
859         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
860                 struct page *p = page + i;
861                 if (unlikely(check_new_page(p)))
862                         return 1;
863         }
864
865         set_page_private(page, 0);
866         set_page_refcounted(page);
867
868         arch_alloc_page(page, order);
869         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
870
871         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
872                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
873
874         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
875                 prep_compound_page(page, order);
876
877         return 0;
878 }
879
880 /*
881  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
882  * the smallest available page from the freelists
883  */
884 static inline
885 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
886                                                 int migratetype)
887 {
888         unsigned int current_order;
889         struct free_area *area;
890         struct page *page;
891
892         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
893         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
894                 area = &(zone->free_area[current_order]);
895                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
896                         continue;
897
898                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
899                                                         struct page, lru);
900                 list_del(&page->lru);
901                 rmv_page_order(page);
902                 area->nr_free--;
903                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
904                 return page;
905         }
906
907         return NULL;
908 }
909
910
911 /*
912  * This array describes the order lists are fallen back to when
913  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
914  */
915 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
916         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
917         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
918 #ifdef CONFIG_CMA
919         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
920         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
921 #else
922         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
923 #endif
924         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
925 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
926         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 #endif
928 };
929
930 /*
931  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
932  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
933  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
934  */
935 int move_freepages(struct zone *zone,
936                           struct page *start_page, struct page *end_page,
937                           int migratetype)
938 {
939         struct page *page;
940         unsigned long order;
941         int pages_moved = 0;
942
943 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
944         /*
945          * page_zone is not safe to call in this context when
946          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
947          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
948          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
949          * grouping pages by mobility
950          */
951         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
952 #endif
953
954         for (page = start_page; page <= end_page;) {
955                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
956                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
957
958                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
959                         page++;
960                         continue;
961                 }
962
963                 if (!PageBuddy(page)) {
964                         page++;
965                         continue;
966                 }
967
968                 order = page_order(page);
969                 list_move(&page->lru,
970                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
971                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
972                 page += 1 << order;
973                 pages_moved += 1 << order;
974         }
975
976         return pages_moved;
977 }
978
979 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
980                                 int migratetype)
981 {
982         unsigned long start_pfn, end_pfn;
983         struct page *start_page, *end_page;
984
985         start_pfn = page_to_pfn(page);
986         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
987         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
988         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
989         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
990
991         /* Do not cross zone boundaries */
992         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
993                 start_page = page;
994         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
995                 return 0;
996
997         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
998 }
999
1000 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1001                                         int start_order, int migratetype)
1002 {
1003         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1004
1005         while (nr_pageblocks--) {
1006                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1007                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1008         }
1009 }
1010
1011 /*
1012  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1013  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1014  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1015  *
1016  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1017  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1018  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1019  *
1020  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1021  * if it was unchanged).
1022  */
1023 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1024                                   int start_type, int fallback_type)
1025 {
1026         int current_order = page_order(page);
1027
1028         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1029                 return fallback_type;
1030
1031         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1032         if (current_order >= pageblock_order) {
1033                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1034                 return start_type;
1035         }
1036
1037         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1038             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1039             page_group_by_mobility_disabled) {
1040                 int pages;
1041
1042                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1043
1044                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1045                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1046                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1047
1048                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1049                         return start_type;
1050                 }
1051
1052         }
1053
1054         return fallback_type;
1055 }
1056
1057 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1058 static inline struct page *
1059 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1060 {
1061         struct free_area *area;
1062         int current_order;
1063         struct page *page;
1064         int migratetype, new_type, i;
1065
1066         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1067         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1068                                                 --current_order) {
1069                 for (i = 0;; i++) {
1070                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1071
1072                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1073                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1074                                 break;
1075
1076                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1077                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1078                                 continue;
1079
1080                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1081                                         struct page, lru);
1082                         area->nr_free--;
1083
1084                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1085                                                           start_migratetype,
1086                                                           migratetype);
1087
1088                         /* Remove the page from the freelists */
1089                         list_del(&page->lru);
1090                         rmv_page_order(page);
1091
1092                         /*
1093                          * Borrow the excess buddy pages as well, irrespective
1094                          * of whether we stole freepages, or took ownership of
1095                          * the pageblock or not.
1096                          *
1097                          * Exception: When borrowing from MIGRATE_CMA, release
1098                          * the excess buddy pages to CMA itself.
1099                          */
1100                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1101                                is_migrate_cma(migratetype)
1102                              ? migratetype : start_migratetype);
1103
1104                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order,
1105                                 current_order, start_migratetype, migratetype,
1106                                 new_type == start_migratetype);
1107
1108                         return page;
1109                 }
1110         }
1111
1112         return NULL;
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1117  * Call me with the zone->lock already held.
1118  */
1119 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1120                                                 int migratetype)
1121 {
1122         struct page *page;
1123
1124 retry_reserve:
1125         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1126
1127         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1128                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1129
1130                 /*
1131                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1132                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1133                  * and we want just one call site
1134                  */
1135                 if (!page) {
1136                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1137                         goto retry_reserve;
1138                 }
1139         }
1140
1141         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1142         return page;
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1147  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1148  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1149  */
1150 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1151                         unsigned long count, struct list_head *list,
1152                         int migratetype, int cold)
1153 {
1154         int mt = migratetype, i;
1155
1156         spin_lock(&zone->lock);
1157         for (i = 0; i < count; ++i) {
1158                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1159                 if (unlikely(page == NULL))
1160                         break;
1161
1162                 /*
1163                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1164                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1165                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1166                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1167                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1168                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1169                  * properly.
1170                  */
1171                 if (likely(cold == 0))
1172                         list_add(&page->lru, list);
1173                 else
1174                         list_add_tail(&page->lru, list);
1175                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1176                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1177                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1178                                 mt = migratetype;
1179                 }
1180                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1181                 list = &page->lru;
1182                 if (is_migrate_cma(mt))
1183                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1184                                               -(1 << order));
1185         }
1186         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1187         spin_unlock(&zone->lock);
1188         return i;
1189 }
1190
1191 #ifdef CONFIG_NUMA
1192 /*
1193  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1194  * currently executing processor on remote nodes after they have
1195  * expired.
1196  *
1197  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1198  * a single processor.
1199  */
1200 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1201 {
1202         unsigned long flags;
1203         int to_drain;
1204         unsigned long batch;
1205
1206         local_irq_save(flags);
1207         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1208         if (pcp->count >= batch)
1209                 to_drain = batch;
1210         else
1211                 to_drain = pcp->count;
1212         if (to_drain > 0) {
1213                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1214                 pcp->count -= to_drain;
1215         }
1216         local_irq_restore(flags);
1217 }
1218 #endif
1219
1220 /*
1221  * Drain pages of the indicated processor.
1222  *
1223  * The processor must either be the current processor and the
1224  * thread pinned to the current processor or a processor that
1225  * is not online.
1226  */
1227 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1228 {
1229         unsigned long flags;
1230         struct zone *zone;
1231
1232         for_each_populated_zone(zone) {
1233                 struct per_cpu_pageset *pset;
1234                 struct per_cpu_pages *pcp;
1235
1236                 local_irq_save(flags);
1237                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1238
1239                 pcp = &pset->pcp;
1240                 if (pcp->count) {
1241                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1242                         pcp->count = 0;
1243                 }
1244                 local_irq_restore(flags);
1245         }
1246 }
1247
1248 /*
1249  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1250  */
1251 void drain_local_pages(void *arg)
1252 {
1253         drain_pages(smp_processor_id());
1254 }
1255
1256 /*
1257  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1258  *
1259  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1260  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1261  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1262  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1263  * before the call to on_each_cpu_mask().
1264  */
1265 void drain_all_pages(void)
1266 {
1267         int cpu;
1268         struct per_cpu_pageset *pcp;
1269         struct zone *zone;
1270
1271         /*
1272          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1273          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1274          */
1275         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1276
1277         /*
1278          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1279          * as offline notification will cause the notified
1280          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1281          * disables preemption as part of its processing
1282          */
1283         for_each_online_cpu(cpu) {
1284                 bool has_pcps = false;
1285                 for_each_populated_zone(zone) {
1286                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1287                         if (pcp->pcp.count) {
1288                                 has_pcps = true;
1289                                 break;
1290                         }
1291                 }
1292                 if (has_pcps)
1293                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1294                 else
1295                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1296         }
1297         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1298 }
1299
1300 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1301
1302 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1303 {
1304         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1305         unsigned long flags;
1306         int order, t;
1307         struct list_head *curr;
1308
1309         if (zone_is_empty(zone))
1310                 return;
1311
1312         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1313
1314         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1315         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1316                 if (pfn_valid(pfn)) {
1317                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1318
1319                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1320                                 swsusp_unset_page_free(page);
1321                 }
1322
1323         for_each_migratetype_order(order, t) {
1324                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1325                         unsigned long i;
1326
1327                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1328                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1329                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1330                 }
1331         }
1332         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1333 }
1334 #endif /* CONFIG_PM */
1335
1336 /*
1337  * Free a 0-order page
1338  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1339  */
1340 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1341 {
1342         struct zone *zone = page_zone(page);
1343         struct per_cpu_pages *pcp;
1344         unsigned long flags;
1345         int migratetype;
1346
1347         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1348                 return;
1349
1350         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1351         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1352         local_irq_save(flags);
1353         __count_vm_event(PGFREE);
1354
1355         /*
1356          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1357          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1358          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1359          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1360          * excessively into the page allocator
1361          */
1362         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1363                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1364                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1365                         goto out;
1366                 }
1367                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1368         }
1369
1370         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1371         if (cold)
1372                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1373         else
1374                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1375         pcp->count++;
1376         if (pcp->count >= pcp->high) {
1377                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1378                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1379                 pcp->count -= batch;
1380         }
1381
1382 out:
1383         local_irq_restore(flags);
1384 }
1385
1386 /*
1387  * Free a list of 0-order pages
1388  */
1389 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1390 {
1391         struct page *page, *next;
1392
1393         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1394                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1395                 free_hot_cold_page(page, cold);
1396         }
1397 }
1398
1399 /*
1400  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1401  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1402  * Each sub-page must be freed individually.
1403  *
1404  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1405  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1406  */
1407 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1408 {
1409         int i;
1410
1411         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1412         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1413
1414 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1415         /*
1416          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1417          * otherwise free the whole shadow.
1418          */
1419         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1420                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1421 #endif
1422
1423         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1424                 set_page_refcounted(page + i);
1425 }
1426 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1427
1428 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1429 {
1430         unsigned long watermark;
1431         struct zone *zone;
1432         int mt;
1433
1434         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1435
1436         zone = page_zone(page);
1437         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1438
1439         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1440                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1441                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1442                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1443                         return 0;
1444
1445                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1446         }
1447
1448         /* Remove page from free list */
1449         list_del(&page->lru);
1450         zone->free_area[order].nr_free--;
1451         rmv_page_order(page);
1452
1453         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1454         if (order >= pageblock_order - 1) {
1455                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1456                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1457                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1458                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1459                                 set_pageblock_migratetype(page,
1460                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1461                 }
1462         }
1463
1464         return 1UL << order;
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1469  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1470  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1471  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1472  * are enabled.
1473  *
1474  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1475  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1476  */
1477 int split_free_page(struct page *page)
1478 {
1479         unsigned int order;
1480         int nr_pages;
1481
1482         order = page_order(page);
1483
1484         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1485         if (!nr_pages)
1486                 return 0;
1487
1488         /* Split into individual pages */
1489         set_page_refcounted(page);
1490         split_page(page, order);
1491         return nr_pages;
1492 }
1493
1494 /*
1495  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1496  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1497  * or two.
1498  */
1499 static inline
1500 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1501                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1502                         int migratetype)
1503 {
1504         unsigned long flags;
1505         struct page *page;
1506         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1507
1508 again:
1509         if (likely(order == 0)) {
1510                 struct per_cpu_pages *pcp;
1511                 struct list_head *list;
1512
1513                 local_irq_save(flags);
1514                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1515                 list = &pcp->lists[migratetype];
1516                 if (list_empty(list)) {
1517                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1518                                         pcp->batch, list,
1519                                         migratetype, cold);
1520                         if (unlikely(list_empty(list)))
1521                                 goto failed;
1522                 }
1523
1524                 if (cold)
1525                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1526                 else
1527                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1528
1529                 list_del(&page->lru);
1530                 pcp->count--;
1531         } else {
1532                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1533                         /*
1534                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1535                          *
1536                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1537                          * properly detect and handle allocation failures.
1538                          *
1539                          * We most definitely don't want callers attempting to
1540                          * allocate greater than order-1 page units with
1541                          * __GFP_NOFAIL.
1542                          */
1543                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1544                 }
1545                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1546                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1547                 spin_unlock(&zone->lock);
1548                 if (!page)
1549                         goto failed;
1550                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1551                                           get_pageblock_migratetype(page));
1552         }
1553
1554         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1555         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1556         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1557         local_irq_restore(flags);
1558
1559         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1560         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1561                 goto again;
1562         return page;
1563
1564 failed:
1565         local_irq_restore(flags);
1566         return NULL;
1567 }
1568
1569 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1570
1571 static struct {
1572         struct fault_attr attr;
1573
1574         u32 ignore_gfp_highmem;
1575         u32 ignore_gfp_wait;
1576         u32 min_order;
1577 } fail_page_alloc = {
1578         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1579         .ignore_gfp_wait = 1,
1580         .ignore_gfp_highmem = 1,
1581         .min_order = 1,
1582 };
1583
1584 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1585 {
1586         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1587 }
1588 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1589
1590 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1591 {
1592         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1593                 return false;
1594         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1595                 return false;
1596         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1597                 return false;
1598         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1599                 return false;
1600
1601         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1602 }
1603
1604 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1605
1606 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1607 {
1608         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1609         struct dentry *dir;
1610
1611         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1612                                         &fail_page_alloc.attr);
1613         if (IS_ERR(dir))
1614                 return PTR_ERR(dir);
1615
1616         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1617                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1618                 goto fail;
1619         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1620                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1621                 goto fail;
1622         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1623                                 &fail_page_alloc.min_order))
1624                 goto fail;
1625
1626         return 0;
1627 fail:
1628         debugfs_remove_recursive(dir);
1629
1630         return -ENOMEM;
1631 }
1632
1633 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1634
1635 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1636
1637 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1638
1639 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1640 {
1641         return false;
1642 }
1643
1644 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1645
1646 /*
1647  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1648  * of the allocation.
1649  */
1650 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1651                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1652 {
1653         /* free_pages my go negative - that's OK */
1654         long min = mark;
1655         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1656         int o;
1657         long free_cma = 0;
1658
1659         free_pages -= (1 << order) - 1;
1660         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1661                 min -= min / 2;
1662         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1663                 min -= min / 4;
1664 #ifdef CONFIG_CMA
1665         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1666         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1667                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1668 #endif
1669
1670         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1671                 return false;
1672         for (o = 0; o < order; o++) {
1673                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1674                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1675
1676                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1677                 min >>= 1;
1678
1679                 if (free_pages <= min)
1680                         return false;
1681         }
1682         return true;
1683 }
1684
1685 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1686                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1687 {
1688         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1689                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1690 }
1691
1692 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1693                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1694 {
1695         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1696
1697         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1698                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1699
1700         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1701                                                                 free_pages);
1702 }
1703
1704 #ifdef CONFIG_NUMA
1705 /*
1706  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1707  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1708  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1709  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1710  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1711  *
1712  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1713  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1714  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1715  *
1716  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1717  * nothing and returns NULL.
1718  *
1719  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1720  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1721  *
1722  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1723  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1724  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1725  * quickly as we can.
1726  */
1727 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1728 {
1729         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1730         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1731
1732         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1733         if (!zlc)
1734                 return NULL;
1735
1736         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1737                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1738                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1739         }
1740
1741         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1742                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1743                                         &node_states[N_MEMORY];
1744         return allowednodes;
1745 }
1746
1747 /*
1748  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1749  * if it is worth looking at further for free memory:
1750  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1751  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1752  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1753  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1754  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1755  * else return false (zero) if it is not.
1756  *
1757  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1758  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1759  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1760  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1761  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1762  * into the second scan of the zonelist.
1763  *
1764  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1765  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1766  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1767  * unturned looking for a free page.
1768  */
1769 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1770                                                 nodemask_t *allowednodes)
1771 {
1772         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1773         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1774         int n;                          /* node that zone *z is on */
1775
1776         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1777         if (!zlc)
1778                 return 1;
1779
1780         i = z - zonelist->_zonerefs;
1781         n = zlc->z_to_n[i];
1782
1783         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1784         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1789  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1790  * from that zone don't waste time re-examining it.
1791  */
1792 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1793 {
1794         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1795         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1796
1797         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1798         if (!zlc)
1799                 return;
1800
1801         i = z - zonelist->_zonerefs;
1802
1803         set_bit(i, zlc->fullzones);
1804 }
1805
1806 /*
1807  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1808  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1809  */
1810 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1811 {
1812         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1813
1814         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1815         if (!zlc)
1816                 return;
1817
1818         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1819 }
1820
1821 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1822 {
1823         return node_distance(local_zone->node, zone->node) == LOCAL_DISTANCE;
1824 }
1825
1826 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1827 {
1828         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1829 }
1830
1831 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1832 {
1833         int i;
1834
1835         for_each_online_node(i)
1836                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1837                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1838                 else
1839                         zone_reclaim_mode = 1;
1840 }
1841
1842 #else   /* CONFIG_NUMA */
1843
1844 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1845 {
1846         return NULL;
1847 }
1848
1849 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1850                                 nodemask_t *allowednodes)
1851 {
1852         return 1;
1853 }
1854
1855 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1856 {
1857 }
1858
1859 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1860 {
1861 }
1862
1863 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1864 {
1865         return true;
1866 }
1867
1868 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1869 {
1870         return true;
1871 }
1872
1873 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1874 {
1875 }
1876 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1877
1878 /*
1879  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1880  * a page.
1881  */
1882 static struct page *
1883 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1884                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1885                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1886 {
1887         struct zoneref *z;
1888         struct page *page = NULL;
1889         int classzone_idx;
1890         struct zone *zone;
1891         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1892         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1893         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1894
1895         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1896 zonelist_scan:
1897         /*
1898          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1899          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1900          */
1901         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1902                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1903                 unsigned long mark;
1904
1905                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1906                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1907                                 continue;
1908                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1909                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1910                                 continue;
1911                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1912                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1913                         goto try_this_zone;
1914                 /*
1915                  * Distribute pages in proportion to the individual
1916                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1917                  * page was allocated in should have no effect on the
1918                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1919                  *
1920                  * When zone_reclaim_mode is enabled, try to stay in
1921                  * local zones in the fastpath.  If that fails, the
1922                  * slowpath is entered, which will do another pass
1923                  * starting with the local zones, but ultimately fall
1924                  * back to remote zones that do not partake in the
1925                  * fairness round-robin cycle of this zonelist.
1926                  */
1927                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1928                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1929                                 continue;
1930                         if (zone_reclaim_mode &&
1931                             !zone_local(preferred_zone, zone))
1932                                 continue;
1933                 }
1934                 /*
1935                  * When allocating a page cache page for writing, we
1936                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1937                  * limit, such that no single zone holds more than its
1938                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1939                  * The dirty limits take into account the zone's
1940                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1941                  * should be able to balance it without having to
1942                  * write pages from its LRU list.
1943                  *
1944                  * This may look like it could increase pressure on
1945                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1946                  * before they are full.  But the pages that do spill
1947                  * over are limited as the lower zones are protected
1948                  * by this very same mechanism.  It should not become
1949                  * a practical burden to them.
1950                  *
1951                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1952                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1953                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1954                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1955                  * zones are together not big enough to reach the
1956                  * global limit.  The proper fix for these situations
1957                  * will require awareness of zones in the
1958                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1959                  */
1960                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1961                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1962                         goto this_zone_full;
1963
1964                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1965                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1966                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1967                         int ret;
1968
1969                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1970                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1971                                 /*
1972                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1973                                  * and before considering the first zone allowed
1974                                  * by the cpuset.
1975                                  */
1976                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1977                                 zlc_active = 1;
1978                                 did_zlc_setup = 1;
1979                         }
1980
1981                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1982                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1983                                 goto this_zone_full;
1984
1985                         /*
1986                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1987                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1988                          */
1989                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1990                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1991                                 continue;
1992
1993                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1994                         switch (ret) {
1995                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1996                                 /* did not scan */
1997                                 continue;
1998                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1999                                 /* scanned but unreclaimable */
2000                                 continue;
2001                         default:
2002                                 /* did we reclaim enough */
2003                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2004                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2005                                         goto try_this_zone;
2006
2007                                 /*
2008                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2009                                  * Only mark the zone full if checking the min
2010                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2011                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2012                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2013                                  * when the watermark is between the low and
2014                                  * min watermarks.
2015                                  */
2016                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2017                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2018                                         goto this_zone_full;
2019
2020                                 continue;
2021                         }
2022                 }
2023
2024 try_this_zone:
2025                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2026                                                 gfp_mask, migratetype);
2027                 if (page)
2028                         break;
2029 this_zone_full:
2030                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2031                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2032         }
2033
2034         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2035                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2036                 zlc_active = 0;
2037                 goto zonelist_scan;
2038         }
2039
2040         if (page)
2041                 /*
2042                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2043                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2044                  * that the caller is taking steps that will free more
2045                  * memory. The caller should avoid the page being used
2046                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2047                  */
2048                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2049
2050         return page;
2051 }
2052
2053 /*
2054  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2055  * meminfo in irq context.
2056  */
2057 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2058 {
2059         bool ret = false;
2060
2061 #if NODES_SHIFT > 8
2062         ret = in_interrupt();
2063 #endif
2064         return ret;
2065 }
2066
2067 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2068                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2069                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2070
2071 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2072 {
2073         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2074
2075         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2076             debug_guardpage_minorder() > 0)
2077                 return;
2078
2079         /*
2080          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2081          * be inhibited in non-blockable contexts.
2082          */
2083         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2084                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2085
2086         /*
2087          * This documents exceptions given to allocations in certain
2088          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2089          * of allowed nodes.
2090          */
2091         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2092                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2093                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2094                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2095         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2096                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2097
2098         if (fmt) {
2099                 struct va_format vaf;
2100                 va_list args;
2101
2102                 va_start(args, fmt);
2103
2104                 vaf.fmt = fmt;
2105                 vaf.va = &args;
2106
2107                 pr_warn("%pV", &vaf);
2108
2109                 va_end(args);
2110         }
2111
2112         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2113                 current->comm, order, gfp_mask);
2114
2115         dump_stack();
2116         if (!should_suppress_show_mem())
2117                 show_mem(filter);
2118 }
2119
2120 static inline int
2121 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2122                                 unsigned long did_some_progress,
2123                                 unsigned long pages_reclaimed)
2124 {
2125         /* Do not loop if specifically requested */
2126         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2127                 return 0;
2128
2129         /* Always retry if specifically requested */
2130         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2131                 return 1;
2132
2133         /*
2134          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2135          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2136          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2137          */
2138         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2139                 return 0;
2140
2141         /*
2142          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2143          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2144          * implementations.
2145          */
2146         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2147                 return 1;
2148
2149         /*
2150          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2151          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2152          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2153          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2154          * allocation still fails, we stop retrying.
2155          */
2156         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2157                 return 1;
2158
2159         return 0;
2160 }
2161
2162 static inline struct page *
2163 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2164         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2165         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2166         int migratetype)
2167 {
2168         struct page *page;
2169
2170         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2171         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2172                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2173                 return NULL;
2174         }
2175
2176         /*
2177          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2178          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2179          * we're still under heavy pressure.
2180          */
2181         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2182                 order, zonelist, high_zoneidx,
2183                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2184                 preferred_zone, migratetype);
2185         if (page)
2186                 goto out;
2187
2188         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2189                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2190                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2191                         goto out;
2192                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2193                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2194                         goto out;
2195                 /*
2196                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2197                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2198                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2199                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2200                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2201                  */
2202                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2203                         goto out;
2204         }
2205         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2206         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2207
2208 out:
2209         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2210         return page;
2211 }
2212
2213 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2214 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2215 static struct page *
2216 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2217         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2218         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2219         int migratetype, bool sync_migration,
2220         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2221         unsigned long *did_some_progress)
2222 {
2223         if (!order)
2224                 return NULL;
2225
2226         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2227                 *deferred_compaction = true;
2228                 return NULL;
2229         }
2230
2231         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2232         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2233                                                 nodemask, sync_migration,
2234                                                 contended_compaction);
2235         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2236
2237         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2238                 struct page *page;
2239
2240                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2241                 drain_pages(get_cpu());
2242                 put_cpu();
2243
2244                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2245                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2246                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2247                                 preferred_zone, migratetype);
2248                 if (page) {
2249                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2250                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2251                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2252                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2253                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2254                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2255                         return page;
2256                 }
2257
2258                 /*
2259                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2260                  * The most likely reason is that pages exist,
2261                  * but not enough to satisfy watermarks.
2262                  */
2263                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2264
2265                 /*
2266                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2267                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2268                  */
2269                 if (sync_migration)
2270                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2271
2272                 cond_resched();
2273         }
2274
2275         return NULL;
2276 }
2277 #else
2278 static inline struct page *
2279 __alloc_pages_direct_compact(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, bool sync_migration,
2283         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2284         unsigned long *did_some_progress)
2285 {
2286         return NULL;
2287 }
2288 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2289
2290 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2291 static int
2292 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2293                   nodemask_t *nodemask)
2294 {
2295         struct reclaim_state reclaim_state;
2296         int progress;
2297
2298         cond_resched();
2299
2300         /* We now go into synchronous reclaim */
2301         cpuset_memory_pressure_bump();
2302         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2303         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2304         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2305         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2306
2307         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2308
2309         current->reclaim_state = NULL;
2310         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2311         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2312
2313         cond_resched();
2314
2315         return progress;
2316 }
2317
2318 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2319 static inline struct page *
2320 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2321         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2322         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2323         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2324 {
2325         struct page *page = NULL;
2326         bool drained = false;
2327
2328         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2329                                                nodemask);
2330         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2331                 return NULL;
2332
2333         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2334         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2335                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2336
2337 retry:
2338         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2339                                         zonelist, high_zoneidx,
2340                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2341                                         preferred_zone, migratetype);
2342
2343         /*
2344          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2345          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2346          */
2347         if (!page && !drained) {
2348                 drain_all_pages();
2349                 drained = true;
2350                 goto retry;
2351         }
2352
2353         return page;
2354 }
2355
2356 /*
2357  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2358  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2359  */
2360 static inline struct page *
2361 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2362         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2363         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2364         int migratetype)
2365 {
2366         struct page *page;
2367
2368         do {
2369                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2370                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2371                         preferred_zone, migratetype);
2372
2373                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2374                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2375         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2376
2377         return page;
2378 }
2379
2380 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2381                              struct zonelist *zonelist,
2382                              enum zone_type high_zoneidx,
2383                              struct zone *preferred_zone)
2384 {
2385         struct zoneref *z;
2386         struct zone *zone;
2387
2388         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2389                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2390                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2391                 /*
2392                  * Only reset the batches of zones that were actually
2393                  * considered in the fast path, we don't want to
2394                  * thrash fairness information for zones that are not
2395                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2396                  */
2397                 if (zone_reclaim_mode && !zone_local(preferred_zone, zone))
2398                         continue;
2399                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2400                                     high_wmark_pages(zone) -
2401                                     low_wmark_pages(zone) -
2402                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2403         }
2404 }
2405
2406 static inline int
2407 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2408 {
2409         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2410         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2411
2412         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2413         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2414
2415         /*
2416          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2417          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2418          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2419          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2420          */
2421         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2422
2423         if (!wait) {
2424                 /*
2425                  * Not worth trying to allocate harder for
2426                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2427                  */
2428                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2429                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2430                 /*
2431                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2432                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2433                  */
2434                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2435         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2436                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2437
2438         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2439                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2440                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2441                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2442                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2443                 else if (!in_interrupt() &&
2444                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2445                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2446                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2447         }
2448 #ifdef CONFIG_CMA
2449         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2450                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2451 #endif
2452         return alloc_flags;
2453 }
2454
2455 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2456 {
2457         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2458 }
2459
2460 static inline struct page *
2461 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2462         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2463         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2464         int migratetype)
2465 {
2466         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2467         struct page *page = NULL;
2468         int alloc_flags;
2469         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2470         unsigned long did_some_progress;
2471         bool sync_migration = false;
2472         bool deferred_compaction = false;
2473         bool contended_compaction = false;
2474
2475         /*
2476          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2477          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2478          * be using allocators in order of preference for an area that is
2479          * too large.
2480          */
2481         if (order >= MAX_ORDER) {
2482                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2483                 return NULL;
2484         }
2485
2486         /*
2487          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2488          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2489          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2490          * using a larger set of nodes after it has established that the
2491          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2492          * over allocated.
2493          */
2494         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2495                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2496                 goto nopage;
2497
2498 restart:
2499         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2500                          high_zoneidx, preferred_zone);
2501
2502         /*
2503          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2504          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2505          * to how we want to proceed.
2506          */
2507         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2508
2509         /*
2510          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2511          * cpusets.
2512          */
2513         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2514                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2515                                         &preferred_zone);
2516
2517 rebalance:
2518         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2519         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2520                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2521                         preferred_zone, migratetype);
2522         if (page)
2523                 goto got_pg;
2524
2525         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2526         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2527                 /*
2528                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2529                  * the allocation is high priority and these type of
2530                  * allocations are system rather than user orientated
2531                  */
2532                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2533
2534                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2535                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2536                                 preferred_zone, migratetype);
2537                 if (page) {
2538                         goto got_pg;
2539                 }
2540         }
2541
2542         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2543         if (!wait)
2544                 goto nopage;
2545
2546         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2547         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2548                 goto nopage;
2549
2550         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2551         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2552                 goto nopage;
2553
2554         /*
2555          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2556          * attempts after direct reclaim are synchronous
2557          */
2558         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2559                                         zonelist, high_zoneidx,
2560                                         nodemask,
2561                                         alloc_flags, preferred_zone,
2562                                         migratetype, sync_migration,
2563                                         &contended_compaction,
2564                                         &deferred_compaction,
2565                                         &did_some_progress);
2566         if (page)
2567                 goto got_pg;
2568         sync_migration = true;
2569
2570         /*
2571          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2572          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2573          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2574          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2575          */
2576         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2577                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2578                 goto nopage;
2579
2580         /* Try direct reclaim and then allocating */
2581         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2582                                         zonelist, high_zoneidx,
2583                                         nodemask,
2584                                         alloc_flags, preferred_zone,
2585                                         migratetype, &did_some_progress);
2586         if (page)
2587                 goto got_pg;
2588
2589         /*
2590          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2591          * running out of options and have to consider going OOM
2592          */
2593         if (!did_some_progress) {
2594                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2595                         if (oom_killer_disabled)
2596                                 goto nopage;
2597                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2598                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2599                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2600                                 goto nopage;
2601                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2602                                         zonelist, high_zoneidx,
2603                                         nodemask, preferred_zone,
2604                                         migratetype);
2605                         if (page)
2606                                 goto got_pg;
2607
2608                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2609                                 /*
2610                                  * The oom killer is not called for high-order
2611                                  * allocations that may fail, so if no progress
2612                                  * is being made, there are no other options and
2613                                  * retrying is unlikely to help.
2614                                  */
2615                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2616                                         goto nopage;
2617                                 /*
2618                                  * The oom killer is not called for lowmem
2619                                  * allocations to prevent needlessly killing
2620                                  * innocent tasks.
2621                                  */
2622                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2623                                         goto nopage;
2624                         }
2625
2626                         goto restart;
2627                 }
2628         }
2629
2630         /* Check if we should retry the allocation */
2631         pages_reclaimed += did_some_progress;
2632         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2633                                                 pages_reclaimed)) {
2634                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2635                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2636                 goto rebalance;
2637         } else {
2638                 /*
2639                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2640                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2641                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2642                  */
2643                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2644                                         zonelist, high_zoneidx,
2645                                         nodemask,
2646                                         alloc_flags, preferred_zone,
2647                                         migratetype, sync_migration,
2648                                         &contended_compaction,
2649                                         &deferred_compaction,
2650                                         &did_some_progress);
2651                 if (page)
2652                         goto got_pg;
2653         }
2654
2655 nopage:
2656         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2657         return page;
2658 got_pg:
2659         if (kmemcheck_enabled)
2660                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2661
2662         return page;
2663 }
2664
2665 /*
2666  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2667  */
2668 struct page *
2669 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2670                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2671 {
2672         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2673         struct zone *preferred_zone;
2674         struct page *page = NULL;
2675         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2676         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2677         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2678         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2679
2680         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2681
2682         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2683
2684         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2685
2686         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2687                 return NULL;
2688
2689         /*
2690          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2691          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2692          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2693          */
2694         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2695                 return NULL;
2696
2697         /*
2698          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2699          * verified in the (always inline) callee
2700          */
2701         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2702                 return NULL;
2703
2704 retry_cpuset:
2705         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2706
2707         /* The preferred zone is used for statistics later */
2708         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2709                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2710                                 &preferred_zone);
2711         if (!preferred_zone)
2712                 goto out;
2713
2714 #ifdef CONFIG_CMA
2715         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2716                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2717 #endif
2718         /* First allocation attempt */
2719         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2720                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2721                         preferred_zone, migratetype);
2722         if (unlikely(!page)) {
2723                 /*
2724                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2725                  * can deadlock because I/O on the device might not
2726                  * complete.
2727                  */
2728                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2729                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2730                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2731                                 preferred_zone, migratetype);
2732         }
2733
2734         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2735
2736 out:
2737         /*
2738          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2739          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2740          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2741          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2742          */
2743         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2744                 goto retry_cpuset;
2745
2746         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2747
2748         return page;
2749 }
2750 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2751
2752 /*
2753  * Common helper functions.
2754  */
2755 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2756 {
2757         struct page *page;
2758
2759         /*
2760          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2761          * a highmem page
2762          */
2763         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2764
2765         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2766         if (!page)
2767                 return 0;
2768         return (unsigned long) page_address(page);
2769 }
2770 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2771
2772 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2773 {
2774         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2775 }
2776 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2777
2778 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2779 {
2780         if (put_page_testzero(page)) {
2781                 if (order == 0)
2782                         free_hot_cold_page(page, 0);
2783                 else
2784                         __free_pages_ok(page, order);
2785         }
2786 }
2787
2788 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2789
2790 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2791 {
2792         if (addr != 0) {
2793                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2794                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2795         }
2796 }
2797
2798 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2799
2800 /*
2801  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2802  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2803  *
2804  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2805  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2806  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2807  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2808  *
2809  * The caller knows better which flags it relies on.
2810  */
2811 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2812 {
2813         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2814         __free_pages(page, order);
2815 }
2816
2817 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2818 {
2819         if (addr != 0) {
2820                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2821                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2822         }
2823 }
2824
2825 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2826 {
2827         if (addr) {
2828                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2829                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2830
2831                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2832                 while (used < alloc_end) {
2833                         free_page(used);
2834                         used += PAGE_SIZE;
2835                 }
2836         }
2837         return (void *)addr;
2838 }
2839
2840 /**
2841  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2842  * @size: the number of bytes to allocate
2843  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2844  *
2845  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2846  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2847  * allocate memory in power-of-two pages.
2848  *
2849  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2850  *
2851  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2852  */
2853 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2854 {
2855         unsigned int order = get_order(size);
2856         unsigned long addr;
2857
2858         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2859         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2860 }
2861 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2862
2863 /**
2864  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2865  *                         pages on a node.
2866  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2867  * @size: the number of bytes to allocate
2868  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2869  *
2870  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2871  * back.
2872  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2873  * but is not exact.
2874  */
2875 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2876 {
2877         unsigned order = get_order(size);
2878         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2879         if (!p)
2880                 return NULL;
2881         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2882 }
2883 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2884
2885 /**
2886  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2887  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2888  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2889  *
2890  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2891  */
2892 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2893 {
2894         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2895         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2896
2897         while (addr < end) {
2898                 free_page(addr);
2899                 addr += PAGE_SIZE;
2900         }
2901 }
2902 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2903
2904 /**
2905  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2906  * @offset: The zone index of the highest zone
2907  *
2908  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2909  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2910  * zone, the number of pages is calculated as:
2911  *     managed_pages - high_pages
2912  */
2913 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2914 {
2915         struct zoneref *z;
2916         struct zone *zone;
2917
2918         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2919         unsigned long sum = 0;
2920
2921         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2922
2923         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2924                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2925                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2926                 if (size > high)
2927                         sum += size - high;
2928         }
2929
2930         return sum;
2931 }
2932
2933 /**
2934  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2935  *
2936  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2937  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2938  */
2939 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2940 {
2941         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2942 }
2943 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2944
2945 /**
2946  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2947  *
2948  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2949  * high watermark within all zones.
2950  */
2951 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2952 {
2953         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2954 }
2955
2956 static inline void show_node(struct zone *zone)
2957 {
2958         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2959                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2960 }
2961
2962 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2963 {
2964         val->totalram = totalram_pages;
2965         val->sharedram = 0;
2966         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2967         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2968         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2969         val->freehigh = nr_free_highpages();
2970         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2971 }
2972
2973 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2974
2975 #ifdef CONFIG_NUMA
2976 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2977 {
2978         int zone_type;          /* needs to be signed */
2979         unsigned long managed_pages = 0;
2980         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2981
2982         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
2983                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
2984         val->totalram = managed_pages;
2985         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2986 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2987         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2988         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2989                         NR_FREE_PAGES);
2990 #else
2991         val->totalhigh = 0;
2992         val->freehigh = 0;
2993 #endif
2994         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2995 }
2996 #endif
2997
2998 /*
2999  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3000  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3001  */
3002 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3003 {
3004         bool ret = false;
3005         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3006
3007         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3008                 goto out;
3009
3010         do {
3011                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3012                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3013         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3014 out:
3015         return ret;
3016 }
3017
3018 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3019
3020 static void show_migration_types(unsigned char type)
3021 {
3022         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3023                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3024                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3025                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3026                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3027 #ifdef CONFIG_CMA
3028                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3029 #endif
3030 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3031                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3032 #endif
3033         };
3034         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3035         char *p = tmp;
3036         int i;
3037
3038         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3039                 if (type & (1 << i))
3040                         *p++ = types[i];
3041         }
3042
3043         *p = '\0';
3044         printk("(%s) ", tmp);
3045 }
3046
3047 /*
3048  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3049  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3050  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3051  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3052  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3053  */
3054 void show_free_areas(unsigned int filter)
3055 {
3056         int cpu;
3057         struct zone *zone;
3058
3059         for_each_populated_zone(zone) {
3060                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3061                         continue;
3062                 show_node(zone);
3063                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3064
3065                 for_each_online_cpu(cpu) {
3066                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3067
3068                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3069
3070                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3071                                cpu, pageset->pcp.high,
3072                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3073                 }
3074         }
3075
3076         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3077                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3078                 " unevictable:%lu"
3079                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3080                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3081                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3082                 " free_cma:%lu\n",
3083                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3084                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3085                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3086                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3087                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3088                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3089                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3090                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3091                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3092                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3093                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3094                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3095                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3096                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3097                 global_page_state(NR_SHMEM),
3098                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3099                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3100                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3101
3102         for_each_populated_zone(zone) {
3103                 int i;
3104
3105                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3106                         continue;
3107                 show_node(zone);
3108                 printk("%s"
3109                         " free:%lukB"
3110                         " min:%lukB"
3111                         " low:%lukB"
3112                         " high:%lukB"
3113                         " active_anon:%lukB"
3114                         " inactive_anon:%lukB"
3115                         " active_file:%lukB"
3116                         " inactive_file:%lukB"
3117                         " unevictable:%lukB"
3118                         " isolated(anon):%lukB"
3119                         " isolated(file):%lukB"
3120                         " present:%lukB"
3121                         " managed:%lukB"
3122                         " mlocked:%lukB"
3123                         " dirty:%lukB"
3124                         " writeback:%lukB"
3125                         " mapped:%lukB"
3126                         " shmem:%lukB"
3127                         " slab_reclaimable:%lukB"
3128                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3129                         " kernel_stack:%lukB"
3130                         " pagetables:%lukB"
3131                         " unstable:%lukB"
3132                         " bounce:%lukB"
3133                         " free_cma:%lukB"
3134                         " writeback_tmp:%lukB"
3135                         " pages_scanned:%lu"
3136                         " all_unreclaimable? %s"
3137                         "\n",
3138                         zone->name,
3139                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3140                         K(min_wmark_pages(zone)),
3141                         K(low_wmark_pages(zone)),
3142                         K(high_wmark_pages(zone)),
3143                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3144                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3145                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3146                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3147                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3148                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3149                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3150                         K(zone->present_pages),
3151                         K(zone->managed_pages),
3152                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3153                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3154                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3155                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3156                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3157                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3158                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3159                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3160                                 THREAD_SIZE / 1024,
3161                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3162                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3163                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3164                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3165                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3166                         zone->pages_scanned,
3167                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3168                         );
3169                 printk("lowmem_reserve[]:");
3170                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3171                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3172                 printk("\n");
3173         }
3174
3175         for_each_populated_zone(zone) {
3176                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3177                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3178
3179                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3180                         continue;
3181                 show_node(zone);
3182                 printk("%s: ", zone->name);
3183
3184                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3185                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3186                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3187                         int type;
3188
3189                         nr[order] = area->nr_free;
3190                         total += nr[order] << order;
3191
3192                         types[order] = 0;
3193                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3194                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3195                                         types[order] |= 1 << type;
3196                         }
3197                 }
3198                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3199                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3200                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3201                         if (nr[order])
3202                                 show_migration_types(types[order]);
3203                 }
3204                 printk("= %lukB\n", K(total));
3205         }
3206
3207         hugetlb_show_meminfo();
3208
3209         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3210
3211         show_swap_cache_info();
3212 }
3213
3214 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3215 {
3216         zoneref->zone = zone;
3217         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3218 }
3219
3220 /*
3221  * Builds allocation fallback zone lists.
3222  *
3223  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3224  */
3225 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3226                                 int nr_zones)
3227 {
3228         struct zone *zone;
3229         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3230
3231         do {
3232                 zone_type--;
3233                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3234                 if (populated_zone(zone)) {
3235                         zoneref_set_zone(zone,
3236                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3237                         check_highest_zone(zone_type);
3238                 }
3239         } while (zone_type);
3240
3241         return nr_zones;
3242 }
3243
3244
3245 /*
3246  *  zonelist_order:
3247  *  0 = automatic detection of better ordering.
3248  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3249  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3250  *
3251  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3252  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3253  */
3254 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3255 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3256 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3257
3258 /* zonelist order in the kernel.
3259  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3260  */
3261 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3262 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3263
3264
3265 #ifdef CONFIG_NUMA
3266 /* The value user specified ....changed by config */
3267 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3268 /* string for sysctl */
3269 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3270 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3271
3272 /*
3273  * interface for configure zonelist ordering.
3274  * command line option "numa_zonelist_order"
3275  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3276  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3277  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3278  */
3279
3280 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3281 {
3282         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3283                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3284         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3285                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3286         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3287                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3288         } else {
3289                 printk(KERN_WARNING
3290                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3291                         "%s\n", s);
3292                 return -EINVAL;
3293         }
3294         return 0;
3295 }
3296
3297 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3298 {
3299         int ret;
3300
3301         if (!s)
3302                 return 0;
3303
3304         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3305         if (ret == 0)
3306                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3307
3308         return ret;
3309 }
3310 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3311
3312 /*
3313  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3314  */
3315 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3316                 void __user *buffer, size_t *length,
3317                 loff_t *ppos)
3318 {
3319         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3320         int ret;
3321         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3322
3323         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3324         if (write) {
3325                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3326                         ret = -EINVAL;
3327                         goto out;
3328                 }
3329                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3330         }
3331         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3332         if (ret)
3333                 goto out;
3334         if (write) {
3335                 int oldval = user_zonelist_order;
3336
3337                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3338                 if (ret) {
3339                         /*
3340                          * bogus value.  restore saved string
3341                          */
3342                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3343                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3344                         user_zonelist_order = oldval;
3345                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3346                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3347                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3348                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3349                 }
3350         }
3351 out:
3352         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3353         return ret;
3354 }
3355
3356
3357 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3358 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3359
3360 /**
3361  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3362  * @node: node whose fallback list we're appending
3363  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3364  *
3365  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3366  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3367  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3368  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3369  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3370  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3371  * on them otherwise.
3372  * It returns -1 if no node is found.
3373  */
3374 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3375 {
3376         int n, val;
3377         int min_val = INT_MAX;
3378         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3379         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3380
3381         /* Use the local node if we haven't already */
3382         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3383                 node_set(node, *used_node_mask);
3384                 return node;
3385         }
3386
3387         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3388
3389                 /* Don't want a node to appear more than once */
3390                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3391                         continue;
3392
3393                 /* Use the distance array to find the distance */
3394                 val = node_distance(node, n);
3395
3396                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3397                 val += (n < node);
3398
3399                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3400                 tmp = cpumask_of_node(n);
3401                 if (!cpumask_empty(tmp))
3402                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3403
3404                 /* Slight preference for less loaded node */
3405                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3406                 val += node_load[n];
3407
3408                 if (val < min_val) {
3409                         min_val = val;
3410                         best_node = n;
3411                 }
3412         }
3413
3414         if (best_node >= 0)
3415                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3416
3417         return best_node;
3418 }
3419
3420
3421 /*
3422  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3423  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3424  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3425  */
3426 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3427 {
3428         int j;
3429         struct zonelist *zonelist;
3430
3431         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3432         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3433                 ;
3434         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3435         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3436         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3437 }
3438
3439 /*
3440  * Build gfp_thisnode zonelists
3441  */
3442 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3443 {
3444         int j;
3445         struct zonelist *zonelist;
3446
3447         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3448         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3449         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3450         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3451 }
3452
3453 /*
3454  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3455  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3456  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3457  * may still exist in local DMA zone.
3458  */
3459 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3460
3461 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3462 {
3463         int pos, j, node;
3464         int zone_type;          /* needs to be signed */
3465         struct zone *z;
3466         struct zonelist *zonelist;
3467
3468         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3469         pos = 0;
3470         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3471                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3472                         node = node_order[j];
3473                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3474                         if (populated_zone(z)) {
3475                                 zoneref_set_zone(z,
3476                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3477                                 check_highest_zone(zone_type);
3478                         }
3479                 }
3480         }
3481         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3482         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3483 }
3484
3485 static int default_zonelist_order(void)
3486 {
3487         int nid, zone_type;
3488         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3489         struct zone *z;
3490         int average_size;
3491         /*
3492          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3493          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3494          * into OOM very easily.
3495          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3496          */
3497         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3498         low_kmem_size = 0;
3499         total_size = 0;
3500         for_each_online_node(nid) {
3501                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3502                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3503                         if (populated_zone(z)) {
3504                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3505                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3506                                 total_size += z->managed_pages;
3507                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3508                                 /*
3509                                  * If any node has only lowmem, then node order
3510                                  * is preferred to allow kernel allocations
3511                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3512                                  * on other nodes when there is an abundance of
3513                                  * lowmem available to allocate from.
3514                                  */
3515                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3516                         }
3517                 }
3518         }
3519         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3520             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3521                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3522         /*
3523          * look into each node's config.
3524          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3525          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3526          */
3527         average_size = total_size /
3528                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3529         for_each_online_node(nid) {
3530                 low_kmem_size = 0;
3531                 total_size = 0;
3532                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3533                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3534                         if (populated_zone(z)) {
3535                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3536                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3537                                 total_size += z->present_pages;
3538                         }
3539                 }
3540                 if (low_kmem_size &&
3541                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3542                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3543                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3544         }
3545         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3546 }
3547
3548 static void set_zonelist_order(void)
3549 {
3550         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3551                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3552         else
3553                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3554 }
3555
3556 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3557 {
3558         int j, node, load;
3559         enum zone_type i;
3560         nodemask_t used_mask;
3561         int local_node, prev_node;
3562         struct zonelist *zonelist;
3563         int order = current_zonelist_order;
3564
3565         /* initialize zonelists */
3566         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3567                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3568                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3569                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3570         }
3571
3572         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3573         local_node = pgdat->node_id;
3574         load = nr_online_nodes;
3575         prev_node = local_node;
3576         nodes_clear(used_mask);
3577
3578         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3579         j = 0;
3580
3581         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3582                 /*
3583                  * We don't want to pressure a particular node.
3584                  * So adding penalty to the first node in same
3585                  * distance group to make it round-robin.
3586                  */
3587                 if (node_distance(local_node, node) !=
3588                     node_distance(local_node, prev_node))
3589                         node_load[node] = load;
3590
3591                 prev_node = node;
3592                 load--;
3593                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3594                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3595                 else
3596                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3597         }
3598
3599         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3600                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3601                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3602         }
3603
3604         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3605 }
3606
3607 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3608 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3609 {
3610         struct zonelist *zonelist;
3611         struct zonelist_cache *zlc;
3612         struct zoneref *z;
3613
3614         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3615         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3616         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3617         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3618                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3619 }
3620
3621 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3622 /*
3623  * Return node id of node used for "local" allocations.
3624  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3625  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3626  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3627  */
3628 int local_memory_node(int node)
3629 {
3630         struct zone *zone;
3631
3632         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3633                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3634                                    NULL,
3635                                    &zone);
3636         return zone->node;
3637 }
3638 #endif
3639
3640 #else   /* CONFIG_NUMA */
3641
3642 static void set_zonelist_order(void)
3643 {
3644         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3645 }
3646
3647 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3648 {
3649         int node, local_node;
3650         enum zone_type j;
3651         struct zonelist *zonelist;
3652
3653         local_node = pgdat->node_id;
3654
3655         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3656         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3657
3658         /*
3659          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3660          * of all the other nodes.
3661          * We don't want to pressure a particular node, so when
3662          * building the zones for node N, we make sure that the
3663          * zones coming right after the local ones are those from
3664          * node N+1 (modulo N)
3665          */
3666         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3667                 if (!node_online(node))
3668                         continue;
3669                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3670         }
3671         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3672                 if (!node_online(node))
3673                         continue;
3674                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3675         }
3676
3677         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3678         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3679 }
3680
3681 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3682 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3683 {
3684         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3685 }
3686
3687 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3688
3689 /*
3690  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3691  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3692  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3693  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3694  * with interrupts disabled.
3695  *
3696  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3697  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3698  * hotplugged processors.
3699  *
3700  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3701  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3702  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3703  */
3704 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3705 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3706 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3707
3708 /*
3709  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3710  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3711  */
3712 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3713
3714 /* return values int ....just for stop_machine() */
3715 static int __build_all_zonelists(void *data)
3716 {
3717         int nid;
3718         int cpu;
3719         pg_data_t *self = data;
3720
3721 #ifdef CONFIG_NUMA
3722         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3723 #endif
3724
3725         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3726                 build_zonelists(self);
3727                 build_zonelist_cache(self);
3728         }
3729
3730         for_each_online_node(nid) {
3731                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3732
3733                 build_zonelists(pgdat);
3734                 build_zonelist_cache(pgdat);
3735         }
3736
3737         /*
3738          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3739          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3740          * each zone will be allocated later when the per cpu
3741          * allocator is available.
3742          *
3743          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3744          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3745          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3746          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3747          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3748          * (a chicken-egg dilemma).
3749          */
3750         for_each_possible_cpu(cpu) {
3751                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3752
3753 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3754                 /*
3755                  * We now know the "local memory node" for each node--
3756                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3757                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3758                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3759                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3760                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3761                  */
3762                 if (cpu_online(cpu))
3763                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3764 #endif
3765         }
3766
3767         return 0;
3768 }
3769
3770 /*
3771  * Called with zonelists_mutex held always
3772  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3773  */
3774 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3775 {
3776         set_zonelist_order();
3777
3778         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3779                 __build_all_zonelists(NULL);
3780                 mminit_verify_zonelist();
3781                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3782         } else {
3783 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3784                 if (zone)
3785                         setup_zone_pageset(zone);
3786 #endif
3787                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3788                    of zonelist */
3789                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3790                 /* cpuset refresh routine should be here */
3791         }
3792         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3793         /*
3794          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3795          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3796          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3797          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3798          * disabled and enable it later
3799          */
3800         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3801                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3802         else
3803                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3804
3805         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3806                 "Total pages: %ld\n",
3807                         nr_online_nodes,
3808                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3809                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3810                         vm_total_pages);
3811 #ifdef CONFIG_NUMA
3812         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3813 #endif
3814 }
3815
3816 /*
3817  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3818  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3819  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3820  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3821  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3822  * conservative, even though it seems large.
3823  *
3824  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3825  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3826  */
3827 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3828
3829 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3830 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3831 {
3832         unsigned long size = 1;
3833
3834         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3835
3836         while (size < pages)
3837                 size <<= 1;
3838
3839         /*
3840          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3841          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3842          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3843          */
3844         size = min(size, 4096UL);
3845
3846         return max(size, 4UL);
3847 }
3848 #else
3849 /*
3850  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3851  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3852  *
3853  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3854  *
3855  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3856  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3857  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3858  *
3859  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3860  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3861  *
3862  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3863  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3864  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3865  */
3866 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3867 {
3868         return 4096UL;
3869 }
3870 #endif
3871
3872 /*
3873  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3874  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3875  * hash function before the remainder is taken.
3876  */
3877 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3878 {
3879         return ffz(~size);
3880 }
3881
3882 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3883
3884 /*
3885  * Check if a pageblock contains reserved pages
3886  */
3887 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3888 {
3889         unsigned long pfn;
3890
3891         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3892                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3893                         return 1;
3894         }
3895         return 0;
3896 }
3897
3898 /*
3899  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3900  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3901  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3902  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3903  * blocks as reclaim kicks in
3904  */
3905 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3906 {
3907         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3908         struct page *page;
3909         unsigned long block_migratetype;
3910         int reserve;
3911
3912         /*
3913          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3914          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3915          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3916          * the block.
3917          */
3918         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3919         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3920         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3921         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3922                                                         pageblock_order;
3923
3924         /*
3925          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3926          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3927          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3928          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3929          * future allocation of hugepages at runtime.
3930          */
3931         reserve = min(2, reserve);
3932
3933         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3934                 if (!pfn_valid(pfn))
3935                         continue;
3936                 page = pfn_to_page(pfn);
3937
3938                 /* Watch out for overlapping nodes */
3939                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3940                         continue;
3941
3942                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3943
3944                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3945                 if (reserve > 0) {
3946                         /*
3947                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3948                          * them.
3949                          */
3950                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3951                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3952                                 continue;
3953
3954                         /* If this block is reserved, account for it */
3955                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3956                                 reserve--;
3957                                 continue;
3958                         }
3959
3960                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3961                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3962                                 set_pageblock_migratetype(page,
3963                                                         MIGRATE_RESERVE);
3964                                 move_freepages_block(zone, page,
3965                                                         MIGRATE_RESERVE);
3966                                 reserve--;
3967                                 continue;
3968                         }
3969                 }
3970
3971                 /*
3972                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3973                  * take it back
3974                  */
3975                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3976                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3977                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3978                 }
3979         }
3980 }
3981
3982 /*
3983  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3984  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3985  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3986  */
3987 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3988                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3989 {
3990         struct page *page;
3991         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3992         unsigned long pfn;
3993         struct zone *z;
3994
3995         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3996                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3997
3998         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3999         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4000                 /*
4001                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4002                  * handed to this function.  They do not
4003                  * exist on hotplugged memory.
4004                  */
4005                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4006                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4007                                 continue;
4008                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4009                                 continue;
4010                 }
4011                 page = pfn_to_page(pfn);
4012                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4013                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4014                 init_page_count(page);
4015                 page_mapcount_reset(page);
4016                 page_nid_reset_last(page);
4017                 SetPageReserved(page);
4018                 /*
4019                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4020                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4021                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4022                  * the address space during boot when many long-lived
4023                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4024                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4025                  * setup_zone_migrate_reserve()
4026                  *
4027                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4028                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4029                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4030                  * pfn out of zone.
4031                  */
4032                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4033                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4034                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4035                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4036
4037                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4038 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4039                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4040                 if (!is_highmem_idx(zone))
4041                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4042 #endif
4043         }
4044 }
4045
4046 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4047 {
4048         int order, t;
4049         for_each_migratetype_order(order, t) {
4050                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4051                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4052         }
4053 }
4054
4055 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4056 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4057         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4058 #endif
4059
4060 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4061 {
4062 #ifdef CONFIG_MMU
4063         int batch;
4064
4065         /*
4066          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4067          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4068          *
4069          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4070          */
4071         batch = zone->managed_pages / 1024;
4072         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4073                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4074         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4075         if (batch < 1)
4076                 batch = 1;
4077
4078         /*
4079          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4080          * of 2 value was found to be more likely to have
4081          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4082          *
4083          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4084          * batches of pages, one task can end up with a lot
4085          * of pages of one half of the possible page colors
4086          * and the other with pages of the other colors.
4087          */
4088         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4089
4090         return batch;
4091
4092 #else
4093         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4094          * conditions.
4095          *
4096          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4097          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4098          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4099          *
4100          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4101          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4102          * can be a significant delay between the individual batches being
4103          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4104          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4105          */
4106         return 0;
4107 #endif
4108 }
4109
4110 /*
4111  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4112  * ->batch must never be higher then ->high.
4113  * The following function updates them in a safe manner without read side
4114  * locking.
4115  *
4116  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4117  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4118  *
4119  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4120  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4121  * exist).
4122  */
4123 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4124                 unsigned long batch)
4125 {
4126        /* start with a fail safe value for batch */
4127         pcp->batch = 1;
4128         smp_wmb();
4129
4130        /* Update high, then batch, in order */
4131         pcp->high = high;
4132         smp_wmb();
4133
4134         pcp->batch = batch;
4135 }
4136
4137 /* a companion to pageset_set_high() */
4138 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4139 {
4140         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4141 }
4142
4143 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4144 {
4145         struct per_cpu_pages *pcp;
4146         int migratetype;
4147
4148         memset(p, 0, sizeof(*p));
4149
4150         pcp = &p->pcp;
4151         pcp->count = 0;
4152         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4153                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4154 }
4155
4156 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4157 {
4158         pageset_init(p);
4159         pageset_set_batch(p, batch);
4160 }
4161
4162 /*
4163  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4164  * to the value high for the pageset p.
4165  */
4166 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4167                                 unsigned long high)
4168 {
4169         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4170         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4171                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4172
4173         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4174 }
4175
4176 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4177                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4178 {
4179         if (percpu_pagelist_fraction)
4180                 pageset_set_high(pcp,
4181                         (zone->managed_pages /
4182                                 percpu_pagelist_fraction));
4183         else
4184                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4185 }
4186
4187 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4188 {
4189         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4190
4191         pageset_init(pcp);
4192         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4193 }
4194
4195 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4196 {
4197         int cpu;
4198         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4199         for_each_possible_cpu(cpu)
4200                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4201 }
4202
4203 /*
4204  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4205  * Before this call only boot pagesets were available.
4206  */
4207 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4208 {
4209         struct zone *zone;
4210
4211         for_each_populated_zone(zone)
4212                 setup_zone_pageset(zone);
4213 }
4214
4215 static noinline __init_refok
4216 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4217 {
4218         int i;
4219         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4220         size_t alloc_size;
4221
4222         /*
4223          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4224          * per zone.
4225          */
4226         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4227                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4228         zone->wait_table_bits =
4229                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4230         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4231                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4232
4233         if (!slab_is_available()) {
4234                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4235                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4236         } else {
4237                 /*
4238                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4239                  * via memory hot-add.
4240                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4241                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4242                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4243                  * node itself as well.
4244                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4245                  * necessary.
4246                  */
4247                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4248         }
4249         if (!zone->wait_table)
4250                 return -ENOMEM;
4251
4252         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4253                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4254
4255         return 0;
4256 }
4257
4258 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4259 {
4260         /*
4261          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4262          * relies on the ability of the linker to provide the
4263          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4264          */
4265         zone->pageset = &boot_pageset;
4266
4267         if (zone->present_pages)
4268                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4269                         zone->name, zone->present_pages,
4270                                          zone_batchsize(zone));
4271 }
4272
4273 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4274                                         unsigned long zone_start_pfn,
4275                                         unsigned long size,
4276                                         enum memmap_context context)
4277 {
4278         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4279         int ret;
4280         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4281         if (ret)
4282                 return ret;
4283         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4284
4285         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4286
4287         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4288                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4289                         pgdat->node_id,
4290                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4291                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4292
4293         zone_init_free_lists(zone);
4294
4295         return 0;
4296 }
4297
4298 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4299 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4300 /*
4301  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4302  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4303  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4304  * alternative
4305  */
4306 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4307 {
4308         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4309         int i, nid;
4310         /*
4311          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4312          * when the kernel is running single-threaded.
4313          */
4314         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4315         static int __meminitdata last_nid;
4316
4317         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4318                 return last_nid;
4319
4320         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4321                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn) {
4322                         last_start_pfn = start_pfn;
4323                         last_end_pfn = end_pfn;
4324                         last_nid = nid;
4325                         return nid;
4326                 }
4327         /* This is a memory hole */
4328         return -1;
4329 }
4330 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4331
4332 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4333 {
4334         int nid;
4335
4336         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4337         if (nid >= 0)
4338                 return nid;
4339         /* just returns 0 */
4340         return 0;
4341 }
4342
4343 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4344 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4345 {
4346         int nid;
4347
4348         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4349         if (nid >= 0 && nid != node)
4350                 return false;
4351         return true;
4352 }
4353 #endif
4354
4355 /**
4356  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4357  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4358  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4359  *
4360  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4361  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4362  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4363  */
4364 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4365 {
4366         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4367         int i, this_nid;
4368
4369         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4370                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4371                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4372
4373                 if (start_pfn < end_pfn)
4374                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4375                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4376                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4377         }
4378 }
4379
4380 /**
4381  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4382  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4383  *
4384  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4385  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4386  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4387  */
4388 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4389 {
4390         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4391         int i, this_nid;
4392
4393         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4394                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4395 }
4396
4397 /**
4398  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4399  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4400  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4401  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4402  *
4403  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4404  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4405  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4406  * PFNs will be 0.
4407  */
4408 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4409                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4410 {
4411         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4412         int i;
4413
4414         *start_pfn = -1UL;
4415         *end_pfn = 0;
4416
4417         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4418                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4419                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4420         }
4421
4422         if (*start_pfn == -1UL)
4423                 *start_pfn = 0;
4424 }
4425
4426 /*
4427  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4428  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4429  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4430  */
4431 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4432 {
4433         int zone_index;
4434         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4435                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4436                         continue;
4437
4438                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4439                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4440                         break;
4441         }
4442
4443         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4444         movable_zone = zone_index;
4445 }
4446
4447 /*
4448  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4449  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4450  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4451  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4452  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4453  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4454  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4455  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4456  */
4457 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4458                                         unsigned long zone_type,
4459                                         unsigned long node_start_pfn,
4460                                         unsigned long node_end_pfn,
4461                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4462                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4463 {
4464         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4465         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4466                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4467                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4468                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4469                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4470                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4471
4472                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4473                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4474                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4475                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4476
4477                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4478                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4479                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4480         }
4481 }
4482
4483 /*
4484  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4485  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4486  */
4487 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4488                                         unsigned long zone_type,
4489                                         unsigned long node_start_pfn,
4490                                         unsigned long node_end_pfn,
4491                                         unsigned long *ignored)
4492 {
4493         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4494
4495         /* Get the start and end of the zone */
4496         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4497         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4498         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4499                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4500                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4501
4502         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4503         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4504                 return 0;
4505
4506         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4507         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4508         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4509
4510         /* Return the spanned pages */
4511         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4512 }
4513
4514 /*
4515  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4516  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4517  */
4518 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4519                                 unsigned long range_start_pfn,
4520                                 unsigned long range_end_pfn)
4521 {
4522         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4523         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4524         int i;
4525
4526         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4527                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4528                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4529                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4530         }
4531         return nr_absent;
4532 }
4533
4534 /**
4535  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4536  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4537  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4538  *
4539  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4540  */
4541 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4542                                                         unsigned long end_pfn)
4543 {
4544         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4545 }
4546
4547 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4548 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4549                                         unsigned long zone_type,
4550                                         unsigned long node_start_pfn,
4551                                         unsigned long node_end_pfn,
4552                                         unsigned long *ignored)
4553 {
4554         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4555         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4556         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4557
4558         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4559         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4560
4561         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4562                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4563                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4564         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4565 }
4566
4567 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4568 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4569                                         unsigned long zone_type,
4570                                         unsigned long node_start_pfn,
4571                                         unsigned long node_end_pfn,
4572                                         unsigned long *zones_size)
4573 {
4574         return zones_size[zone_type];
4575 }
4576
4577 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4578                                                 unsigned long zone_type,
4579                                                 unsigned long node_start_pfn,
4580                                                 unsigned long node_end_pfn,
4581                                                 unsigned long *zholes_size)
4582 {
4583         if (!zholes_size)
4584                 return 0;
4585
4586         return zholes_size[zone_type];
4587 }
4588
4589 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4590
4591 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4592                                                 unsigned long node_start_pfn,
4593                                                 unsigned long node_end_pfn,
4594                                                 unsigned long *zones_size,
4595                                                 unsigned long *zholes_size)
4596 {
4597         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4598         enum zone_type i;
4599
4600         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4601                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4602                                                          node_start_pfn,
4603                                                          node_end_pfn,
4604                                                          zones_size);
4605         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4606
4607         realtotalpages = totalpages;
4608         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4609                 realtotalpages -=
4610                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4611                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4612                                                   zholes_size);
4613         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4614         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4615                                                         realtotalpages);
4616 }
4617
4618 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4619 /*
4620  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4621  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4622  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4623  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4624  * bytes.
4625  */
4626 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4627 {
4628         unsigned long usemapsize;
4629
4630         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4631         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4632         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4633         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4634         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4635
4636         return usemapsize / 8;
4637 }
4638
4639 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4640                                 struct zone *zone,
4641                                 unsigned long zone_start_pfn,
4642                                 unsigned long zonesize)
4643 {
4644         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4645         zone->pageblock_flags = NULL;
4646         if (usemapsize)
4647                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4648                                                                    usemapsize);
4649 }
4650 #else
4651 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4652                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4653 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4654
4655 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4656
4657 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4658 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4659 {
4660         unsigned int order;
4661
4662         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4663         if (pageblock_order)
4664                 return;
4665
4666         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4667                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4668         else
4669                 order = MAX_ORDER - 1;
4670
4671         /*
4672          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4673          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4674          * powerpc.
4675          */
4676         pageblock_order = order;
4677 }
4678 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4679
4680 /*
4681  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4682  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4683  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4684  * the kernel config
4685  */
4686 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4687 {
4688 }
4689
4690 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4691
4692 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4693                                                    unsigned long present_pages)
4694 {
4695         unsigned long pages = spanned_pages;
4696
4697         /*
4698          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4699          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4700          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4701          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4702          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4703          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4704          */
4705         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4706             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4707                 pages = present_pages;
4708
4709         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4710 }
4711
4712 /*
4713  * Set up the zone data structures:
4714  *   - mark all pages reserved
4715  *   - mark all memory queues empty
4716  *   - clear the memory bitmaps
4717  *
4718  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4719  */
4720 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4721                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4722                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4723 {
4724         enum zone_type j;
4725         int nid = pgdat->node_id;
4726         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4727         int ret;
4728
4729         pgdat_resize_init(pgdat);
4730 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4731         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4732         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4733         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4734 #endif
4735         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4736         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4737         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4738
4739         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4740                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4741                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4742
4743                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4744                                                   node_end_pfn, zones_size);
4745                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4746                                                                 node_start_pfn,
4747                                                                 node_end_pfn,
4748                                                                 zholes_size);
4749
4750                 /*
4751                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4752                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4753                  * and per-cpu initialisations
4754                  */
4755                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4756                 if (freesize >= memmap_pages) {
4757                         freesize -= memmap_pages;
4758                         if (memmap_pages)
4759                                 printk(KERN_DEBUG
4760                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4761                                        zone_names[j], memmap_pages);
4762                 } else
4763                         printk(KERN_WARNING
4764                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4765                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4766
4767                 /* Account for reserved pages */
4768                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4769                         freesize -= dma_reserve;
4770                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4771                                         zone_names[0], dma_reserve);
4772                 }
4773
4774                 if (!is_highmem_idx(j))
4775                         nr_kernel_pages += freesize;
4776                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4777                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4778                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4779                 nr_all_pages += freesize;
4780
4781                 zone->spanned_pages = size;
4782                 zone->present_pages = realsize;
4783                 /*
4784                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4785                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4786                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4787                  */
4788                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4789 #ifdef CONFIG_NUMA
4790                 zone->node = nid;
4791                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4792                                                 / 100;
4793                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4794 #endif
4795                 zone->name = zone_names[j];
4796                 spin_lock_init(&zone->lock);
4797                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4798                 zone_seqlock_init(zone);
4799                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4800                 zone_pcp_init(zone);
4801
4802                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4803                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4804
4805                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4806                 if (!size)
4807                         continue;
4808
4809                 set_pageblock_order();
4810                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4811                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4812                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4813                 BUG_ON(ret);
4814                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4815                 zone_start_pfn += size;
4816         }
4817 }
4818
4819 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4820 {
4821         /* Skip empty nodes */
4822         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4823                 return;
4824
4825 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4826         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4827         if (!pgdat->node_mem_map) {
4828                 unsigned long size, start, end;
4829                 struct page *map;
4830
4831                 /*
4832                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4833                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4834                  * for the buddy allocator to function correctly.
4835                  */
4836                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4837                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4838                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4839                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4840                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4841                 if (!map)
4842                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4843                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4844         }
4845 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4846         /*
4847          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4848          */
4849         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4850                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4851 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4852                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4853                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4854 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4855         }
4856 #endif
4857 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4858 }
4859
4860 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4861                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4862 {
4863         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4864         unsigned long start_pfn = 0;
4865         unsigned long end_pfn = 0;
4866
4867         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4868         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4869
4870         pgdat->node_id = nid;
4871         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4872         init_zone_allows_reclaim(nid);
4873 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4874         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4875 #endif
4876         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4877                                   zones_size, zholes_size);
4878
4879         alloc_node_mem_map(pgdat);
4880 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4881         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4882                 nid, (unsigned long)pgdat,
4883                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4884 #endif
4885
4886         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4887                             zones_size, zholes_size);
4888 }
4889
4890 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4891
4892 #if MAX_NUMNODES > 1
4893 /*
4894  * Figure out the number of possible node ids.
4895  */
4896 void __init setup_nr_node_ids(void)
4897 {
4898         unsigned int node;
4899         unsigned int highest = 0;
4900
4901         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4902                 highest = node;
4903         nr_node_ids = highest + 1;
4904 }
4905 #endif
4906
4907 /**
4908  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4909  *
4910  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4911  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4912  * all the nodes.
4913  *
4914  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4915  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4916  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4917  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4918  *
4919  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4920  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4921  * populated node map.
4922  *
4923  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4924  * requirement (single node).
4925  */
4926 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4927 {
4928         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4929         unsigned long start, end, mask;
4930         int last_nid = -1;
4931         int i, nid;
4932
4933         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4934                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4935                         last_nid = nid;
4936                         last_end = end;
4937                         continue;
4938                 }
4939
4940                 /*
4941                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4942                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4943                  * too coarse to separate the current node from the last.
4944                  */
4945                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4946                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4947                         mask <<= 1;
4948
4949                 /* accumulate all internode masks */
4950                 accl_mask |= mask;
4951         }
4952
4953         /* convert mask to number of pages */
4954         return ~accl_mask + 1;
4955 }
4956
4957 /* Find the lowest pfn for a node */
4958 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4959 {
4960         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4961         unsigned long start_pfn;
4962         int i;
4963
4964         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4965                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4966
4967         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4968                 printk(KERN_WARNING
4969                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4970                 return 0;
4971         }
4972
4973         return min_pfn;
4974 }
4975
4976 /**
4977  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4978  *
4979  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4980  * add_active_range().
4981  */
4982 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4983 {
4984         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4985 }
4986
4987 /*
4988  * early_calculate_totalpages()
4989  * Sum pages in active regions for movable zone.
4990  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4991  */
4992 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4993 {
4994         unsigned long totalpages = 0;
4995         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4996         int i, nid;
4997
4998         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4999                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5000
5001                 totalpages += pages;
5002                 if (pages)
5003                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5004         }
5005         return totalpages;
5006 }
5007
5008 /*
5009  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5010  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5011  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5012  * others
5013  */
5014 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5015 {
5016         int i, nid;
5017         unsigned long usable_startpfn;
5018         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5019         /* save the state before borrow the nodemask */
5020         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5021         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5022         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5023
5024         /*
5025          * If movablecore was specified, calculate what size of
5026          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5027          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5028          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5029          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5030          * what movablecore would have allowed.
5031          */
5032         if (required_movablecore) {
5033                 unsigned long corepages;
5034
5035                 /*
5036                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5037                  * was requested by the user
5038                  */
5039                 required_movablecore =
5040                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5041                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5042
5043                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5044         }
5045
5046         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5047         if (!required_kernelcore)
5048                 goto out;
5049
5050         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5051         find_usable_zone_for_movable();
5052         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5053
5054 restart:
5055         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5056         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5057         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5058                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5059
5060                 /*
5061                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5062                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5063                  * amount of memory for the kernel
5064                  */
5065                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5066                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5067
5068                 /*
5069                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5070                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5071                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5072                  */
5073                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5074
5075                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5076                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5077                         unsigned long size_pages;
5078
5079                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5080                         if (start_pfn >= end_pfn)
5081                                 continue;
5082
5083                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5084                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5085                                 unsigned long kernel_pages;
5086                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5087                                                                 - start_pfn;
5088
5089                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5090                                                         kernelcore_remaining);
5091                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5092                                                         required_kernelcore);
5093
5094                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5095                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5096
5097                                         /*
5098                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5099                                          * that if we have to rebalance
5100                                          * kernelcore across nodes, we will
5101                                          * not double account here
5102                                          */
5103                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5104                                         continue;
5105                                 }
5106                                 start_pfn = usable_startpfn;
5107                         }
5108
5109                         /*
5110                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5111                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5112                          * number of pages used as kernelcore
5113                          */
5114                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5115                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5116                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5117                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5118
5119                         /*
5120                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5121                          * break if the kernelcore for this node has been
5122                          * satisfied
5123                          */
5124                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5125                                                                 size_pages);
5126                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5127                         if (!kernelcore_remaining)
5128                                 break;
5129                 }
5130         }
5131
5132         /*
5133          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5134          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5135          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5136          * satisfied
5137          */
5138         usable_nodes--;
5139         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5140                 goto restart;
5141
5142         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5143         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5144                 zone_movable_pfn[nid] =
5145                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5146
5147 out:
5148         /* restore the node_state */
5149         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5150 }
5151
5152 /* Any regular or high memory on that node ? */
5153 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5154 {
5155         enum zone_type zone_type;
5156
5157         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5158                 return;
5159
5160         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5161                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5162                 if (zone->present_pages) {
5163                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5164                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5165                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5166                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5167                         break;
5168                 }
5169         }
5170 }
5171
5172 /**
5173  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5174  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5175  *
5176  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5177  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5178  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5179  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5180  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5181  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5182  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5183  * at arch_max_dma_pfn.
5184  */
5185 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5186 {
5187         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5188         int i, nid;
5189
5190         /* Record where the zone boundaries are */
5191         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5192                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5193         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5194                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5195         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5196         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5197         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5198                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5199                         continue;
5200                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5201                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5202                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5203                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5204         }
5205         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5206         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5207
5208         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5209         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5210         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5211
5212         /* Print out the zone ranges */
5213         printk("Zone ranges:\n");
5214         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5215                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5216                         continue;
5217                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5218                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5219                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5220                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5221                 else
5222                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5223                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5224                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5225                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5226         }
5227
5228         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5229         printk("Movable zone start for each node\n");
5230         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5231                 if (zone_movable_pfn[i])
5232                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5233                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5234         }
5235
5236         /* Print out the early node map */
5237         printk("Early memory node ranges\n");
5238         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5239                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5240                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5241
5242         /* Initialise every node */
5243         mminit_verify_pageflags_layout();
5244         setup_nr_node_ids();
5245         for_each_online_node(nid) {
5246                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5247                 free_area_init_node(nid, NULL,
5248                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5249
5250                 /* Any memory on that node */
5251                 if (pgdat->node_present_pages)
5252                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5253                 check_for_memory(pgdat, nid);
5254         }
5255 }
5256
5257 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5258 {
5259         unsigned long long coremem;
5260         if (!p)
5261                 return -EINVAL;
5262
5263         coremem = memparse(p, &p);
5264         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5265
5266         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5267         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5268
5269         return 0;
5270 }
5271
5272 /*
5273  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5274  * cannot be reclaimed or migrated.
5275  */
5276 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5277 {
5278         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5279 }
5280
5281 /*
5282  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5283  * can be reclaimed or migrated.
5284  */
5285 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5286 {
5287         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5288 }
5289
5290 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5291 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5292
5293 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5294
5295 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5296 {
5297         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5298         page_zone(page)->managed_pages += count;
5299         totalram_pages += count;
5300 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5301         if (PageHighMem(page))
5302                 totalhigh_pages += count;
5303 #endif
5304         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5305 }
5306 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5307
5308 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5309 {
5310         void *pos;
5311         unsigned long pages = 0;
5312
5313         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5314         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5315         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5316                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5317                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5318                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5319         }
5320
5321         if (pages && s)
5322                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5323                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5324
5325         return pages;
5326 }
5327 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5328
5329 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5330 void free_highmem_page(struct page *page)
5331 {
5332         __free_reserved_page(page);
5333         totalram_pages++;
5334         page_zone(page)->managed_pages++;
5335         totalhigh_pages++;
5336 }
5337 #endif
5338
5339
5340 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5341 {
5342         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5343         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5344
5345         physpages = get_num_physpages();
5346         codesize = _etext - _stext;
5347         datasize = _edata - _sdata;
5348         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5349         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5350         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5351         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5352
5353         /*
5354          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5355          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5356          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5357          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5358          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5359          */
5360 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5361         do { \
5362                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5363                         size -= adj; \
5364         } while (0)
5365
5366         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5367                      _sinittext, init_code_size);
5368         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5369         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5370         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5371         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5372
5373 #undef  adj_init_size
5374
5375         printk("Memory: %luK/%luK available "
5376                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5377                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5378 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5379                ", %luK highmem"
5380 #endif
5381                "%s%s)\n",
5382                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5383                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5384                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5385                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5386 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5387                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5388 #endif
5389                str ? ", " : "", str ? str : "");
5390 }
5391
5392 /**
5393  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5394  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5395  *
5396  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5397  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5398  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5399  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5400  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5401  * smaller per-cpu batchsize.
5402  */
5403 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5404 {
5405         dma_reserve = new_dma_reserve;
5406 }
5407
5408 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5409 {
5410         free_area_init_node(0, zones_size,
5411                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5412 }
5413
5414 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5415                                  unsigned long action, void *hcpu)
5416 {
5417         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5418
5419         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5420                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5421                 drain_pages(cpu);
5422
5423                 /*
5424                  * Spill the event counters of the dead processor
5425                  * into the current processors event counters.
5426                  * This artificially elevates the count of the current
5427                  * processor.
5428                  */
5429                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5430
5431                 /*
5432                  * Zero the differential counters of the dead processor
5433                  * so that the vm statistics are consistent.
5434                  *
5435                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5436                  * race with what we are doing.
5437                  */
5438                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5439         }
5440         return NOTIFY_OK;
5441 }
5442
5443 void __init page_alloc_init(void)
5444 {
5445         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5446 }
5447
5448 /*
5449  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5450  *      or min_free_kbytes changes.
5451  */
5452 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5453 {
5454         struct pglist_data *pgdat;
5455         unsigned long reserve_pages = 0;
5456         enum zone_type i, j;
5457
5458         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5459                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5460                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5461                         unsigned long max = 0;
5462
5463                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5464                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5465                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5466                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5467                         }
5468
5469                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5470                         max += high_wmark_pages(zone);
5471
5472                         if (max > zone->managed_pages)
5473                                 max = zone->managed_pages;
5474                         reserve_pages += max;
5475                         /*
5476                          * Lowmem reserves are not available to
5477                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5478                          * kswapd tries to balance zones to their high
5479                          * watermark.  As a result, neither should be
5480                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5481                          * situation where reclaim has to clean pages
5482                          * in order to balance the zones.
5483                          */
5484                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5485                 }
5486         }
5487         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5488         totalreserve_pages = reserve_pages;
5489 }
5490
5491 /*
5492  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5493  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5494  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5495  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5496  */
5497 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5498 {
5499         struct pglist_data *pgdat;
5500         enum zone_type j, idx;
5501
5502         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5503                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5504                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5505                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5506
5507                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5508
5509                         idx = j;
5510                         while (idx) {
5511                                 struct zone *lower_zone;
5512
5513                                 idx--;
5514
5515                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5516                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5517
5518                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5519                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5520                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5521                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5522                         }
5523                 }
5524         }
5525
5526         /* update totalreserve_pages */
5527         calculate_totalreserve_pages();
5528 }
5529
5530 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5531 {
5532         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5533         unsigned long lowmem_pages = 0;
5534         struct zone *zone;
5535         unsigned long flags;
5536
5537         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5538         for_each_zone(zone) {
5539                 if (!is_highmem(zone))
5540                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5541         }
5542
5543         for_each_zone(zone) {
5544                 u64 tmp;
5545
5546                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5547                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5548                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5549                 if (is_highmem(zone)) {
5550                         /*
5551                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5552                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5553                          * value here.
5554                          *
5555                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5556                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5557                          * not be capped for highmem.
5558                          */
5559                         unsigned long min_pages;
5560
5561                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5562                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5563                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5564                 } else {
5565                         /*
5566                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5567                          * proportionate to the zone's size.
5568                          */
5569                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5570                 }
5571
5572                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5573                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5574
5575                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5576                                       high_wmark_pages(zone) -
5577                                       low_wmark_pages(zone) -
5578                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5579
5580                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5581                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5582         }
5583
5584         /* update totalreserve_pages */
5585         calculate_totalreserve_pages();
5586 }
5587
5588 /**
5589  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5590  * or when memory is hot-{added|removed}
5591  *
5592  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5593  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5594  */
5595 void setup_per_zone_wmarks(void)
5596 {
5597         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5598         __setup_per_zone_wmarks();
5599         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5600 }
5601
5602 /*
5603  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5604  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5605  * to be referenced again before it is swapped out.
5606  *
5607  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5608  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5609  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5610  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5611  *
5612  * total     target    max
5613  * memory    ratio     inactive anon
5614  * -------------------------------------
5615  *   10MB       1         5MB
5616  *  100MB       1        50MB
5617  *    1GB       3       250MB
5618  *   10GB      10       0.9GB
5619  *  100GB      31         3GB
5620  *    1TB     101        10GB
5621  *   10TB     320        32GB
5622  */
5623 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5624 {
5625         unsigned int gb, ratio;
5626
5627         /* Zone size in gigabytes */
5628         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5629         if (gb)
5630                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5631         else
5632                 ratio = 1;
5633
5634         zone->inactive_ratio = ratio;
5635 }
5636
5637 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5638 {
5639         struct zone *zone;
5640
5641         for_each_zone(zone)
5642                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5643 }
5644
5645 /*
5646  * Initialise min_free_kbytes.
5647  *
5648  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5649  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5650  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5651  *
5652  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5653  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5654  *
5655  * which yields
5656  *
5657  * 16MB:        512k
5658  * 32MB:        724k
5659  * 64MB:        1024k
5660  * 128MB:       1448k
5661  * 256MB:       2048k
5662  * 512MB:       2896k
5663  * 1024MB:      4096k
5664  * 2048MB:      5792k
5665  * 4096MB:      8192k
5666  * 8192MB:      11584k
5667  * 16384MB:     16384k
5668  */
5669 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5670 {
5671         unsigned long lowmem_kbytes;
5672         int new_min_free_kbytes;
5673
5674         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5675         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5676
5677         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5678                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5679                 if (min_free_kbytes < 128)
5680                         min_free_kbytes = 128;
5681                 if (min_free_kbytes > 65536)
5682                         min_free_kbytes = 65536;
5683         } else {
5684                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5685                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5686         }
5687         setup_per_zone_wmarks();
5688         refresh_zone_stat_thresholds();
5689         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5690         setup_per_zone_inactive_ratio();
5691         return 0;
5692 }
5693 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5694
5695 /*
5696  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5697  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5698  *      changes.
5699  */
5700 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5701         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5702 {
5703         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5704         if (write) {
5705                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5706                 setup_per_zone_wmarks();
5707         }
5708         return 0;
5709 }
5710
5711 #ifdef CONFIG_NUMA
5712 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5713         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5714 {
5715         struct zone *zone;
5716         int rc;
5717
5718         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5719         if (rc)
5720                 return rc;
5721
5722         for_each_zone(zone)
5723                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5724                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5725         return 0;
5726 }
5727
5728 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5729         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5730 {
5731         struct zone *zone;
5732         int rc;
5733
5734         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5735         if (rc)
5736                 return rc;
5737
5738         for_each_zone(zone)
5739                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5740                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5741         return 0;
5742 }
5743 #endif
5744
5745 /*
5746  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5747  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5748  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5749  *
5750  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5751  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5752  * if in function of the boot time zone sizes.
5753  */
5754 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5755         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5756 {
5757         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5758         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5759         return 0;
5760 }
5761
5762 /*
5763  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5764  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5765  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5766  */
5767 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5768         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5769 {
5770         struct zone *zone;
5771         unsigned int cpu;
5772         int ret;
5773
5774         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5775         if (!write || (ret < 0))
5776                 return ret;
5777
5778         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5779         for_each_populated_zone(zone) {
5780                 unsigned long  high;
5781                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5782                 for_each_possible_cpu(cpu)
5783                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5784                                          high);
5785         }
5786         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5787         return 0;
5788 }
5789
5790 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5791
5792 #ifdef CONFIG_NUMA
5793 static int __init set_hashdist(char *str)
5794 {
5795         if (!str)
5796                 return 0;
5797         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5798         return 1;
5799 }
5800 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5801 #endif
5802
5803 /*
5804  * allocate a large system hash table from bootmem
5805  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5806  *   quantity of entries
5807  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5808  */
5809 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5810                                      unsigned long bucketsize,
5811                                      unsigned long numentries,
5812                                      int scale,
5813                                      int flags,
5814                                      unsigned int *_hash_shift,
5815                                      unsigned int *_hash_mask,
5816                                      unsigned long low_limit,
5817                                      unsigned long high_limit)
5818 {
5819         unsigned long long max = high_limit;
5820         unsigned long log2qty, size;
5821         void *table = NULL;
5822
5823         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5824         if (!numentries) {
5825                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5826                 numentries = nr_kernel_pages;
5827
5828                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5829                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5830                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5831
5832                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5833                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5834                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5835                 else
5836                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5837
5838                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5839                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5840                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5841                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5842                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5843                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5844                                 BUG_ON(!numentries);
5845                         }
5846                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5847                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5848         }
5849         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5850
5851         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5852         if (max == 0) {
5853                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5854                 do_div(max, bucketsize);
5855         }
5856         max = min(max, 0x80000000ULL);
5857
5858         if (numentries < low_limit)
5859                 numentries = low_limit;
5860         if (numentries > max)
5861                 numentries = max;
5862
5863         log2qty = ilog2(numentries);
5864
5865         do {
5866                 size = bucketsize << log2qty;
5867                 if (flags & HASH_EARLY)
5868                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5869                 else if (hashdist)
5870                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5871                 else {
5872                         /*
5873                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5874                          * some pages at the end of hash table which
5875                          * alloc_pages_exact() automatically does
5876                          */
5877                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5878                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5879                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5880                         }
5881                 }
5882         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5883
5884         if (!table)
5885                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5886
5887         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5888                tablename,
5889                (1UL << log2qty),
5890                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5891                size);
5892
5893         if (_hash_shift)
5894                 *_hash_shift = log2qty;
5895         if (_hash_mask)
5896                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5897
5898         return table;
5899 }
5900
5901 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5902 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5903                                                         unsigned long pfn)
5904 {
5905 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5906         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5907 #else
5908         return zone->pageblock_flags;
5909 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5910 }
5911
5912 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5913 {
5914 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5915         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5916         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5917 #else
5918         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5919         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5920 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5921 }
5922
5923 /**
5924  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5925  * @page: The page within the block of interest
5926  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5927  * @end_bitidx: The last bit of interest
5928  * returns pageblock_bits flags
5929  */
5930 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5931                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5932 {
5933         struct zone *zone;
5934         unsigned long *bitmap;
5935         unsigned long pfn, bitidx;
5936         unsigned long flags = 0;
5937         unsigned long value = 1;
5938
5939         zone = page_zone(page);
5940         pfn = page_to_pfn(page);
5941         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5942         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5943
5944         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5945                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5946                         flags |= value;
5947
5948         return flags;
5949 }
5950
5951 /**
5952  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5953  * @page: The page within the block of interest
5954  * @start_bitidx: The first bit of interest
5955  * @end_bitidx: The last bit of interest
5956  * @flags: The flags to set
5957  */
5958 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5959                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5960 {
5961         struct zone *zone;
5962         unsigned long *bitmap;
5963         unsigned long pfn, bitidx;
5964         unsigned long value = 1;
5965
5966         zone = page_zone(page);
5967         pfn = page_to_pfn(page);
5968         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5969         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5970         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5971
5972         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5973                 if (flags & value)
5974                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5975                 else
5976                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5977 }
5978
5979 /*
5980  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5981  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5982  *
5983  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
5984  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5985  * expect this function should be exact.
5986  */
5987 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5988                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5989 {
5990         unsigned long pfn, iter, found;
5991         int mt;
5992
5993         /*
5994          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5995          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5996          */
5997         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5998                 return false;
5999         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6000         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6001                 return false;
6002
6003         pfn = page_to_pfn(page);
6004         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6005                 unsigned long check = pfn + iter;
6006
6007                 if (!pfn_valid_within(check))
6008                         continue;
6009
6010                 page = pfn_to_page(check);
6011
6012                 /*
6013                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6014                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6015                  * handle each tail page individually in migration.
6016                  */
6017                 if (PageHuge(page)) {
6018                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6019                         continue;
6020                 }
6021
6022                 /*
6023                  * We can't use page_count without pin a page
6024                  * because another CPU can free compound page.
6025                  * This check already skips compound tails of THP
6026                  * because their page->_count is zero at all time.
6027                  */
6028                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6029                         if (PageBuddy(page))
6030                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6031                         continue;
6032                 }
6033
6034                 /*
6035                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6036                  * page_count() is not 0.
6037                  */
6038                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6039                         continue;
6040
6041                 if (!PageLRU(page))
6042                         found++;
6043                 /*
6044                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6045                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6046                  * and it still to be fixed.
6047                  */
6048                 /*
6049                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6050                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6051                  *
6052                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6053                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6054                  * page at boot.
6055                  */
6056                 if (found > count)
6057                         return true;
6058         }
6059         return false;
6060 }
6061
6062 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6063 {
6064         struct zone *zone;
6065         unsigned long pfn;
6066
6067         /*
6068          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6069          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6070          * the zone but still within the section.
6071          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6072          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6073          */
6074         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6075                 return false;
6076
6077         zone = page_zone(page);
6078         pfn = page_to_pfn(page);
6079         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6080                 return false;
6081
6082         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6083 }
6084
6085 #ifdef CONFIG_CMA
6086
6087 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6088 {
6089         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6090                              pageblock_nr_pages) - 1);
6091 }
6092
6093 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6094 {
6095         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6096                                 pageblock_nr_pages));
6097 }
6098
6099 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6100 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6101                                         unsigned long start, unsigned long end)
6102 {
6103         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6104         unsigned long nr_reclaimed;
6105         unsigned long pfn = start;
6106         unsigned int tries = 0;
6107         int ret = 0;
6108
6109         migrate_prep();
6110
6111         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6112                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6113                         ret = -EINTR;
6114                         break;
6115                 }
6116
6117                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6118                         cc->nr_migratepages = 0;
6119                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6120                                                          pfn, end, true);
6121                         if (!pfn) {
6122                                 ret = -EINTR;
6123                                 break;
6124                         }
6125                         tries = 0;
6126                 } else if (++tries == 5) {
6127                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6128                         break;
6129                 }
6130
6131                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6132                                                         &cc->migratepages);
6133                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6134
6135                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6136                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6137         }
6138         if (ret < 0) {
6139                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6140                 return ret;
6141         }
6142         return 0;
6143 }
6144
6145 /**
6146  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6147  * @start:      start PFN to allocate
6148  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6149  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6150  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6151  *                      in range must have the same migratetype and it must
6152  *                      be either of the two.
6153  *
6154  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6155  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6156  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6157  * pages fall in.
6158  *
6159  * The PFN range must belong to a single zone.
6160  *
6161  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6162  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6163  * need to be freed with free_contig_range().
6164  */
6165 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6166                        unsigned migratetype)
6167 {
6168         unsigned long outer_start, outer_end;
6169         int ret = 0, order;
6170
6171         struct compact_control cc = {
6172                 .nr_migratepages = 0,
6173                 .order = -1,
6174                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6175                 .sync = true,
6176                 .ignore_skip_hint = true,
6177         };
6178         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6179
6180         /*
6181          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6182          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6183          * have different sizes, and due to the way page allocator
6184          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6185          * that page allocator won't try to merge buddies from
6186          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6187          * other migration type.
6188          *
6189          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6190          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6191          * we are interested in).  This will put all the pages in
6192          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6193          *
6194          * When this is done, we take the pages in range from page
6195          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6196          * page allocator will never consider using them.
6197          *
6198          * This lets us mark the pageblocks back as
6199          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6200          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6201          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6202          */
6203
6204         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6205                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6206                                        false);
6207         if (ret)
6208                 return ret;
6209
6210         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6211         if (ret)
6212                 goto done;
6213
6214         /*
6215          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6216          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6217          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6218          * What we are going to do is to allocate all pages from
6219          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6220          *
6221          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6222          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6223          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6224          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6225          * once this is done free the pages we are not interested in.
6226          *
6227          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6228          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6229          */
6230
6231         lru_add_drain_all();
6232         drain_all_pages();
6233
6234         order = 0;
6235         outer_start = start;
6236         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6237                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6238                         ret = -EBUSY;
6239                         goto done;
6240                 }
6241                 outer_start &= ~0UL << order;
6242         }
6243
6244         /* Make sure the range is really isolated. */
6245         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6246                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6247                        outer_start, end);
6248                 ret = -EBUSY;
6249                 goto done;
6250         }
6251
6252
6253         /* Grab isolated pages from freelists. */
6254         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6255         if (!outer_end) {
6256                 ret = -EBUSY;
6257                 goto done;
6258         }
6259
6260         /* Free head and tail (if any) */
6261         if (start != outer_start)
6262                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6263         if (end != outer_end)
6264                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6265
6266 done:
6267         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6268                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6269         return ret;
6270 }
6271
6272 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6273 {
6274         unsigned int count = 0;
6275
6276         for (; nr_pages--; pfn++) {
6277                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6278
6279                 count += page_count(page) != 1;
6280                 __free_page(page);
6281         }
6282         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6283 }
6284 #endif
6285
6286 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6287 /*
6288  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6289  * page high values need to be recalulated.
6290  */
6291 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6292 {
6293         unsigned cpu;
6294         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6295         for_each_possible_cpu(cpu)
6296                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6297                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6298         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6299 }
6300 #endif
6301
6302 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6303 {
6304         unsigned long flags;
6305         int cpu;
6306         struct per_cpu_pageset *pset;
6307
6308         /* avoid races with drain_pages()  */
6309         local_irq_save(flags);
6310         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6311                 for_each_online_cpu(cpu) {
6312                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6313                         drain_zonestat(zone, pset);
6314                 }
6315                 free_percpu(zone->pageset);
6316                 zone->pageset = &boot_pageset;
6317         }
6318         local_irq_restore(flags);
6319 }
6320
6321 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6322 /*
6323  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6324  */
6325 void
6326 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6327 {
6328         struct page *page;
6329         struct zone *zone;
6330         int order, i;
6331         unsigned long pfn;
6332         unsigned long flags;
6333         /* find the first valid pfn */
6334         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6335                 if (pfn_valid(pfn))
6336                         break;
6337         if (pfn == end_pfn)
6338                 return;
6339         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6340         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6341         pfn = start_pfn;
6342         while (pfn < end_pfn) {
6343                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6344                         pfn++;
6345                         continue;
6346                 }
6347                 page = pfn_to_page(pfn);
6348                 /*
6349                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6350                  * page_count() is not 0.
6351                  */
6352                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6353                         pfn++;
6354                         SetPageReserved(page);
6355                         continue;
6356                 }
6357
6358                 BUG_ON(page_count(page));
6359                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6360                 order = page_order(page);
6361 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6362                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6363                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6364 #endif
6365                 list_del(&page->lru);
6366                 rmv_page_order(page);
6367                 zone->free_area[order].nr_free--;
6368 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6369                 if (PageHighMem(page))
6370                         totalhigh_pages -= 1 << order;
6371 #endif
6372                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6373                         SetPageReserved((page+i));
6374                 pfn += (1 << order);
6375         }
6376         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6377 }
6378 #endif
6379
6380 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6381 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6382 {
6383         struct zone *zone = page_zone(page);
6384         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6385         unsigned long flags;
6386         int order;
6387
6388         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6389         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6390                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6391
6392                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6393                         break;
6394         }
6395         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6396
6397         return order < MAX_ORDER;
6398 }
6399 #endif
6400
6401 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6402         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6403         {1UL << PG_error,               "error"         },
6404         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6405         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6406         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6407         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6408         {1UL << PG_active,              "active"        },
6409         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6410         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6411         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6412         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6413         {1UL << PG_private,             "private"       },
6414         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6415         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6416 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6417         {1UL << PG_head,                "head"          },
6418         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6419 #else
6420         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6421 #endif
6422         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6423         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6424         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6425         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6426         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6427 #ifdef CONFIG_MMU
6428         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6429 #endif
6430 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6431         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6432 #endif
6433 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6434         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6435 #endif
6436 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6437         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6438 #endif
6439 };
6440
6441 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6442 {
6443         const char *delim = "";
6444         unsigned long mask;
6445         int i;
6446
6447         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6448
6449         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6450
6451         /* remove zone id */
6452         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6453
6454         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6455
6456                 mask = pageflag_names[i].mask;
6457                 if ((flags & mask) != mask)
6458                         continue;
6459
6460                 flags &= ~mask;
6461                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6462                 delim = "|";
6463         }
6464
6465         /* check for left over flags */
6466         if (flags)
6467                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6468
6469         printk(")\n");
6470 }
6471
6472 void dump_page(struct page *page)
6473 {
6474         printk(KERN_ALERT
6475                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6476                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6477                 page->mapping, page->index);
6478         dump_page_flags(page->flags);
6479         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6480 }