mm: fix a spelling mistake
[cascardo/linux.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/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page-debug-flags.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/sections.h>
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
69 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
70 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
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 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
265                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
266                         start_pfn, start_pfn + sp);
267
268         return ret;
269 }
270
271 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
274                 return 0;
275         if (zone != page_zone(page))
276                 return 0;
277
278         return 1;
279 }
280 /*
281  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
282  */
283 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
286                 return 1;
287         if (!page_is_consistent(zone, page))
288                 return 1;
289
290         return 0;
291 }
292 #else
293 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
294 {
295         return 0;
296 }
297 #endif
298
299 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
300                 unsigned long bad_flags)
301 {
302         static unsigned long resume;
303         static unsigned long nr_shown;
304         static unsigned long nr_unshown;
305
306         /* Don't complain about poisoned pages */
307         if (PageHWPoison(page)) {
308                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
309                 return;
310         }
311
312         /*
313          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
314          * or allow a steady drip of one report per second.
315          */
316         if (nr_shown == 60) {
317                 if (time_before(jiffies, resume)) {
318                         nr_unshown++;
319                         goto out;
320                 }
321                 if (nr_unshown) {
322                         printk(KERN_ALERT
323                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
324                                 nr_unshown);
325                         nr_unshown = 0;
326                 }
327                 nr_shown = 0;
328         }
329         if (nr_shown++ == 0)
330                 resume = jiffies + 60 * HZ;
331
332         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
333                 current->comm, page_to_pfn(page));
334         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
335
336         print_modules();
337         dump_stack();
338 out:
339         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
340         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
341         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
342 }
343
344 /*
345  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
346  *
347  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
348  *
349  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
350  *
351  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
352  * pointing at the head page.
353  *
354  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
355  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
356  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
357  */
358
359 static void free_compound_page(struct page *page)
360 {
361         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
362 }
363
364 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365 {
366         int i;
367         int nr_pages = 1 << order;
368
369         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
370         set_compound_order(page, order);
371         __SetPageHead(page);
372         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
373                 struct page *p = page + i;
374                 set_page_count(p, 0);
375                 p->first_page = page;
376                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
377                 smp_wmb();
378                 __SetPageTail(p);
379         }
380 }
381
382 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
383 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
384 {
385         int i;
386         int nr_pages = 1 << order;
387         int bad = 0;
388
389         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
390                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
391                 bad++;
392         }
393
394         __ClearPageHead(page);
395
396         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
397                 struct page *p = page + i;
398
399                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
400                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
401                         bad++;
402                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
403                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
404                         bad++;
405                 }
406                 __ClearPageTail(p);
407         }
408
409         return bad;
410 }
411
412 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
413                                                         gfp_t gfp_flags)
414 {
415         int i;
416
417         /*
418          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
419          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
420          */
421         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
422         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
423                 clear_highpage(page + i);
424 }
425
426 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
427 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
428
429 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
430 {
431         unsigned long res;
432
433         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
434                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
435                 return 0;
436         }
437         _debug_guardpage_minorder = res;
438         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
439         return 0;
440 }
441 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
442
443 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
444 {
445         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
446 }
447
448 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
449 {
450         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
451 }
452 #else
453 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
454 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
455 #endif
456
457 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
458 {
459         set_page_private(page, order);
460         __SetPageBuddy(page);
461 }
462
463 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
464 {
465         __ClearPageBuddy(page);
466         set_page_private(page, 0);
467 }
468
469 /*
470  * This function checks whether a page is free && is the buddy
471  * we can do coalesce a page and its buddy if
472  * (a) the buddy is not in a hole &&
473  * (b) the buddy is in the buddy system &&
474  * (c) a page and its buddy have the same order &&
475  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
476  *
477  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
478  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
479  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
480  * serialized by zone->lock.
481  *
482  * For recording page's order, we use page_private(page).
483  */
484 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
485                                                         unsigned int order)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
488                 return 0;
489
490         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
491                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
492
493                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
494                         return 0;
495
496                 return 1;
497         }
498
499         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
500                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
501
502                 /*
503                  * zone check is done late to avoid uselessly
504                  * calculating zone/node ids for pages that could
505                  * never merge.
506                  */
507                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
508                         return 0;
509
510                 return 1;
511         }
512         return 0;
513 }
514
515 /*
516  * Freeing function for a buddy system allocator.
517  *
518  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
519  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
520  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
521  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
522  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
523  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
524  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
525  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
526  * parts of the VM system.
527  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
528  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
529  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
530  * field.
531  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
532  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
533  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
534  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
535  * triggers coalescing into a block of larger size.
536  *
537  * -- nyc
538  */
539
540 static inline void __free_one_page(struct page *page,
541                 unsigned long pfn,
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         int max_order = MAX_ORDER;
550
551         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
552
553         if (unlikely(PageCompound(page)))
554                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
555                         return;
556
557         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
558         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
559                 /*
560                  * We restrict max order of merging to prevent merge
561                  * between freepages on isolate pageblock and normal
562                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
563                  * could cause incorrect freepage accounting.
564                  */
565                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
566         } else {
567                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
568         }
569
570         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
571
572         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
573         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
574
575         while (order < max_order - 1) {
576                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
577                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
578                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
579                         break;
580                 /*
581                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
582                  * merge with it and move up one order.
583                  */
584                 if (page_is_guard(buddy)) {
585                         clear_page_guard_flag(buddy);
586                         set_page_private(buddy, 0);
587                         if (!is_migrate_isolate(migratetype)) {
588                                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
589                                                           migratetype);
590                         }
591                 } else {
592                         list_del(&buddy->lru);
593                         zone->free_area[order].nr_free--;
594                         rmv_page_order(buddy);
595                 }
596                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
597                 page = page + (combined_idx - page_idx);
598                 page_idx = combined_idx;
599                 order++;
600         }
601         set_page_order(page, order);
602
603         /*
604          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
605          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
606          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
607          * that is happening, add the free page to the tail of the list
608          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
609          * as a higher order page
610          */
611         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
612                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
613                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
614                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
615                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
616                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
617                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
618                         list_add_tail(&page->lru,
619                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
620                         goto out;
621                 }
622         }
623
624         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
625 out:
626         zone->free_area[order].nr_free++;
627 }
628
629 static inline int free_pages_check(struct page *page)
630 {
631         const char *bad_reason = NULL;
632         unsigned long bad_flags = 0;
633
634         if (unlikely(page_mapcount(page)))
635                 bad_reason = "nonzero mapcount";
636         if (unlikely(page->mapping != NULL))
637                 bad_reason = "non-NULL mapping";
638         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
639                 bad_reason = "nonzero _count";
640         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
641                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
642                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
643         }
644         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
645                 bad_reason = "cgroup check failed";
646         if (unlikely(bad_reason)) {
647                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
648                 return 1;
649         }
650         page_cpupid_reset_last(page);
651         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
652                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
653         return 0;
654 }
655
656 /*
657  * Frees a number of pages from the PCP lists
658  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
659  * count is the number of pages to free.
660  *
661  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
662  * see if this freeing clears that state.
663  *
664  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
665  * pinned" detection logic.
666  */
667 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
668                                         struct per_cpu_pages *pcp)
669 {
670         int migratetype = 0;
671         int batch_free = 0;
672         int to_free = count;
673         unsigned long nr_scanned;
674
675         spin_lock(&zone->lock);
676         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
677         if (nr_scanned)
678                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
679
680         while (to_free) {
681                 struct page *page;
682                 struct list_head *list;
683
684                 /*
685                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
686                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
687                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
688                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
689                  * lists
690                  */
691                 do {
692                         batch_free++;
693                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
694                                 migratetype = 0;
695                         list = &pcp->lists[migratetype];
696                 } while (list_empty(list));
697
698                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
699                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
700                         batch_free = to_free;
701
702                 do {
703                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
704
705                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
706                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
707                         list_del(&page->lru);
708                         mt = get_freepage_migratetype(page);
709                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
710                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
711
712                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
713                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
714                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
715                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
716         }
717         spin_unlock(&zone->lock);
718 }
719
720 static void free_one_page(struct zone *zone,
721                                 struct page *page, unsigned long pfn,
722                                 unsigned int order,
723                                 int migratetype)
724 {
725         unsigned long nr_scanned;
726         spin_lock(&zone->lock);
727         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
728         if (nr_scanned)
729                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
730
731         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
732                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
733                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
734         }
735         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
736         spin_unlock(&zone->lock);
737 }
738
739 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
740 {
741         int i;
742         int bad = 0;
743
744         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
745         VM_BUG_ON_PAGE(PageHead(page) && compound_order(page) != order, page);
746
747         trace_mm_page_free(page, order);
748         kmemcheck_free_shadow(page, order);
749
750         if (PageAnon(page))
751                 page->mapping = NULL;
752         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
753                 bad += free_pages_check(page + i);
754         if (bad)
755                 return false;
756
757         if (!PageHighMem(page)) {
758                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
759                                            PAGE_SIZE << order);
760                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
761                                            PAGE_SIZE << order);
762         }
763         arch_free_page(page, order);
764         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
765
766         return true;
767 }
768
769 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
770 {
771         unsigned long flags;
772         int migratetype;
773         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
774
775         if (!free_pages_prepare(page, order))
776                 return;
777
778         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
779         local_irq_save(flags);
780         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
781         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
782         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
783         local_irq_restore(flags);
784 }
785
786 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
787 {
788         unsigned int nr_pages = 1 << order;
789         struct page *p = page;
790         unsigned int loop;
791
792         prefetchw(p);
793         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
794                 prefetchw(p + 1);
795                 __ClearPageReserved(p);
796                 set_page_count(p, 0);
797         }
798         __ClearPageReserved(p);
799         set_page_count(p, 0);
800
801         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
802         set_page_refcounted(page);
803         __free_pages(page, order);
804 }
805
806 #ifdef CONFIG_CMA
807 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
808 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
809 {
810         unsigned i = pageblock_nr_pages;
811         struct page *p = page;
812
813         do {
814                 __ClearPageReserved(p);
815                 set_page_count(p, 0);
816         } while (++p, --i);
817
818         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
819
820         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
821                 i = pageblock_nr_pages;
822                 p = page;
823                 do {
824                         set_page_refcounted(p);
825                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
826                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
827                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
828         } else {
829                 set_page_refcounted(page);
830                 __free_pages(page, pageblock_order);
831         }
832
833         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
834 }
835 #endif
836
837 /*
838  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
839  * Please do not alter this order without good reasons and regression
840  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
841  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
842  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
843  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
844  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
845  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
846  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
847  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
848  *
849  * -- nyc
850  */
851 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
852         int low, int high, struct free_area *area,
853         int migratetype)
854 {
855         unsigned long size = 1 << high;
856
857         while (high > low) {
858                 area--;
859                 high--;
860                 size >>= 1;
861                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
862
863 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
864                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
865                         /*
866                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
867                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
868                          * Corresponding page table entries will not be touched,
869                          * pages will stay not present in virtual address space
870                          */
871                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
872                         set_page_guard_flag(&page[size]);
873                         set_page_private(&page[size], high);
874                         /* Guard pages are not available for any usage */
875                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
876                                                   migratetype);
877                         continue;
878                 }
879 #endif
880                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
881                 area->nr_free++;
882                 set_page_order(&page[size], high);
883         }
884 }
885
886 /*
887  * This page is about to be returned from the page allocator
888  */
889 static inline int check_new_page(struct page *page)
890 {
891         const char *bad_reason = NULL;
892         unsigned long bad_flags = 0;
893
894         if (unlikely(page_mapcount(page)))
895                 bad_reason = "nonzero mapcount";
896         if (unlikely(page->mapping != NULL))
897                 bad_reason = "non-NULL mapping";
898         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
899                 bad_reason = "nonzero _count";
900         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
901                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
902                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
903         }
904         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
905                 bad_reason = "cgroup check failed";
906         if (unlikely(bad_reason)) {
907                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
908                 return 1;
909         }
910         return 0;
911 }
912
913 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
914 {
915         int i;
916
917         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
918                 struct page *p = page + i;
919                 if (unlikely(check_new_page(p)))
920                         return 1;
921         }
922
923         set_page_private(page, 0);
924         set_page_refcounted(page);
925
926         arch_alloc_page(page, order);
927         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
928
929         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
930                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
931
932         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
933                 prep_compound_page(page, order);
934
935         return 0;
936 }
937
938 /*
939  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
940  * the smallest available page from the freelists
941  */
942 static inline
943 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
944                                                 int migratetype)
945 {
946         unsigned int current_order;
947         struct free_area *area;
948         struct page *page;
949
950         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
951         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
952                 area = &(zone->free_area[current_order]);
953                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
954                         continue;
955
956                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
957                                                         struct page, lru);
958                 list_del(&page->lru);
959                 rmv_page_order(page);
960                 area->nr_free--;
961                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
962                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
963                 return page;
964         }
965
966         return NULL;
967 }
968
969
970 /*
971  * This array describes the order lists are fallen back to when
972  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
973  */
974 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
975         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
976         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
977 #ifdef CONFIG_CMA
978         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
979         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
980 #else
981         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
982 #endif
983         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
984 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
985         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
986 #endif
987 };
988
989 /*
990  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
991  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
992  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
993  */
994 int move_freepages(struct zone *zone,
995                           struct page *start_page, struct page *end_page,
996                           int migratetype)
997 {
998         struct page *page;
999         unsigned long order;
1000         int pages_moved = 0;
1001
1002 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1003         /*
1004          * page_zone is not safe to call in this context when
1005          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1006          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1007          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1008          * grouping pages by mobility
1009          */
1010         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1011 #endif
1012
1013         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1014                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1015                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1016
1017                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1018                         page++;
1019                         continue;
1020                 }
1021
1022                 if (!PageBuddy(page)) {
1023                         page++;
1024                         continue;
1025                 }
1026
1027                 order = page_order(page);
1028                 list_move(&page->lru,
1029                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1030                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1031                 page += 1 << order;
1032                 pages_moved += 1 << order;
1033         }
1034
1035         return pages_moved;
1036 }
1037
1038 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1039                                 int migratetype)
1040 {
1041         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1042         struct page *start_page, *end_page;
1043
1044         start_pfn = page_to_pfn(page);
1045         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1046         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1047         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1048         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1049
1050         /* Do not cross zone boundaries */
1051         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1052                 start_page = page;
1053         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1054                 return 0;
1055
1056         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1057 }
1058
1059 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1060                                         int start_order, int migratetype)
1061 {
1062         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1063
1064         while (nr_pageblocks--) {
1065                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1066                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1067         }
1068 }
1069
1070 /*
1071  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1072  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1073  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1074  *
1075  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1076  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1077  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1078  *
1079  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1080  * if it was unchanged).
1081  */
1082 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1083                                   int start_type, int fallback_type)
1084 {
1085         int current_order = page_order(page);
1086
1087         /*
1088          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1089          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1090          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1091          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1092          */
1093         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1094                 return fallback_type;
1095
1096         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1097         if (current_order >= pageblock_order) {
1098                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1099                 return start_type;
1100         }
1101
1102         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1103             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1104             page_group_by_mobility_disabled) {
1105                 int pages;
1106
1107                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1108
1109                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1110                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1111                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1112
1113                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1114                         return start_type;
1115                 }
1116
1117         }
1118
1119         return fallback_type;
1120 }
1121
1122 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1123 static inline struct page *
1124 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1125 {
1126         struct free_area *area;
1127         unsigned int current_order;
1128         struct page *page;
1129         int migratetype, new_type, i;
1130
1131         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1132         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1133                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1134                                 --current_order) {
1135                 for (i = 0;; i++) {
1136                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1137
1138                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1139                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1140                                 break;
1141
1142                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1143                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1144                                 continue;
1145
1146                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1147                                         struct page, lru);
1148                         area->nr_free--;
1149
1150                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1151                                                           start_migratetype,
1152                                                           migratetype);
1153
1154                         /* Remove the page from the freelists */
1155                         list_del(&page->lru);
1156                         rmv_page_order(page);
1157
1158                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1159                                new_type);
1160                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1161                          * migratetype depending on the decisions in
1162                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1163                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1164                          */
1165                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1166
1167                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1168                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1169
1170                         return page;
1171                 }
1172         }
1173
1174         return NULL;
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1179  * Call me with the zone->lock already held.
1180  */
1181 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1182                                                 int migratetype)
1183 {
1184         struct page *page;
1185
1186 retry_reserve:
1187         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1188
1189         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1190                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1191
1192                 /*
1193                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1194                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1195                  * and we want just one call site
1196                  */
1197                 if (!page) {
1198                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1199                         goto retry_reserve;
1200                 }
1201         }
1202
1203         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1204         return page;
1205 }
1206
1207 /*
1208  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1209  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1210  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1211  */
1212 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1213                         unsigned long count, struct list_head *list,
1214                         int migratetype, bool cold)
1215 {
1216         int i;
1217
1218         spin_lock(&zone->lock);
1219         for (i = 0; i < count; ++i) {
1220                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1221                 if (unlikely(page == NULL))
1222                         break;
1223
1224                 /*
1225                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1226                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1227                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1228                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1229                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1230                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1231                  * properly.
1232                  */
1233                 if (likely(!cold))
1234                         list_add(&page->lru, list);
1235                 else
1236                         list_add_tail(&page->lru, list);
1237                 list = &page->lru;
1238                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1239                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1240                                               -(1 << order));
1241         }
1242         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1243         spin_unlock(&zone->lock);
1244         return i;
1245 }
1246
1247 #ifdef CONFIG_NUMA
1248 /*
1249  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1250  * currently executing processor on remote nodes after they have
1251  * expired.
1252  *
1253  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1254  * a single processor.
1255  */
1256 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1257 {
1258         unsigned long flags;
1259         int to_drain, batch;
1260
1261         local_irq_save(flags);
1262         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1263         to_drain = min(pcp->count, batch);
1264         if (to_drain > 0) {
1265                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1266                 pcp->count -= to_drain;
1267         }
1268         local_irq_restore(flags);
1269 }
1270 #endif
1271
1272 /*
1273  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1274  *
1275  * The processor must either be the current processor and the
1276  * thread pinned to the current processor or a processor that
1277  * is not online.
1278  */
1279 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1280 {
1281         unsigned long flags;
1282         struct per_cpu_pageset *pset;
1283         struct per_cpu_pages *pcp;
1284
1285         local_irq_save(flags);
1286         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1287
1288         pcp = &pset->pcp;
1289         if (pcp->count) {
1290                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1291                 pcp->count = 0;
1292         }
1293         local_irq_restore(flags);
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1298  *
1299  * The processor must either be the current processor and the
1300  * thread pinned to the current processor or a processor that
1301  * is not online.
1302  */
1303 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1304 {
1305         struct zone *zone;
1306
1307         for_each_populated_zone(zone) {
1308                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1309         }
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1314  *
1315  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1316  * the single zone's pages.
1317  */
1318 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1319 {
1320         int cpu = smp_processor_id();
1321
1322         if (zone)
1323                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1324         else
1325                 drain_pages(cpu);
1326 }
1327
1328 /*
1329  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1330  *
1331  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1332  *
1333  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1334  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1335  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1336  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1337  * before the call to on_each_cpu_mask().
1338  */
1339 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1340 {
1341         int cpu;
1342
1343         /*
1344          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1345          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1346          */
1347         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1348
1349         /*
1350          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1351          * as offline notification will cause the notified
1352          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1353          * disables preemption as part of its processing
1354          */
1355         for_each_online_cpu(cpu) {
1356                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1357                 struct zone *z;
1358                 bool has_pcps = false;
1359
1360                 if (zone) {
1361                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1362                         if (pcp->pcp.count)
1363                                 has_pcps = true;
1364                 } else {
1365                         for_each_populated_zone(z) {
1366                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1367                                 if (pcp->pcp.count) {
1368                                         has_pcps = true;
1369                                         break;
1370                                 }
1371                         }
1372                 }
1373
1374                 if (has_pcps)
1375                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1376                 else
1377                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1378         }
1379         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1380                                                                 zone, 1);
1381 }
1382
1383 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1384
1385 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1386 {
1387         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1388         unsigned long flags;
1389         unsigned int order, t;
1390         struct list_head *curr;
1391
1392         if (zone_is_empty(zone))
1393                 return;
1394
1395         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1396
1397         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1398         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1399                 if (pfn_valid(pfn)) {
1400                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1401
1402                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1403                                 swsusp_unset_page_free(page);
1404                 }
1405
1406         for_each_migratetype_order(order, t) {
1407                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1408                         unsigned long i;
1409
1410                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1411                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1412                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1413                 }
1414         }
1415         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1416 }
1417 #endif /* CONFIG_PM */
1418
1419 /*
1420  * Free a 0-order page
1421  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1422  */
1423 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1424 {
1425         struct zone *zone = page_zone(page);
1426         struct per_cpu_pages *pcp;
1427         unsigned long flags;
1428         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1429         int migratetype;
1430
1431         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1432                 return;
1433
1434         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1435         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1436         local_irq_save(flags);
1437         __count_vm_event(PGFREE);
1438
1439         /*
1440          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1441          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1442          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1443          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1444          * excessively into the page allocator
1445          */
1446         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1447                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1448                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1449                         goto out;
1450                 }
1451                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1452         }
1453
1454         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1455         if (!cold)
1456                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1457         else
1458                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1459         pcp->count++;
1460         if (pcp->count >= pcp->high) {
1461                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1462                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1463                 pcp->count -= batch;
1464         }
1465
1466 out:
1467         local_irq_restore(flags);
1468 }
1469
1470 /*
1471  * Free a list of 0-order pages
1472  */
1473 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1474 {
1475         struct page *page, *next;
1476
1477         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1478                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1479                 free_hot_cold_page(page, cold);
1480         }
1481 }
1482
1483 /*
1484  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1485  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1486  * Each sub-page must be freed individually.
1487  *
1488  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1489  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1490  */
1491 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1492 {
1493         int i;
1494
1495         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1496         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1497
1498 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1499         /*
1500          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1501          * otherwise free the whole shadow.
1502          */
1503         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1504                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1505 #endif
1506
1507         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1508                 set_page_refcounted(page + i);
1509 }
1510 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1511
1512 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1513 {
1514         unsigned long watermark;
1515         struct zone *zone;
1516         int mt;
1517
1518         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1519
1520         zone = page_zone(page);
1521         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1522
1523         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1524                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1525                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1526                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1527                         return 0;
1528
1529                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1530         }
1531
1532         /* Remove page from free list */
1533         list_del(&page->lru);
1534         zone->free_area[order].nr_free--;
1535         rmv_page_order(page);
1536
1537         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1538         if (order >= pageblock_order - 1) {
1539                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1540                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1541                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1542                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1543                                 set_pageblock_migratetype(page,
1544                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1545                 }
1546         }
1547
1548         return 1UL << order;
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1553  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1554  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1555  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1556  * are enabled.
1557  *
1558  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1559  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1560  */
1561 int split_free_page(struct page *page)
1562 {
1563         unsigned int order;
1564         int nr_pages;
1565
1566         order = page_order(page);
1567
1568         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1569         if (!nr_pages)
1570                 return 0;
1571
1572         /* Split into individual pages */
1573         set_page_refcounted(page);
1574         split_page(page, order);
1575         return nr_pages;
1576 }
1577
1578 /*
1579  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1580  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1581  * or two.
1582  */
1583 static inline
1584 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1585                         struct zone *zone, unsigned int order,
1586                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1587 {
1588         unsigned long flags;
1589         struct page *page;
1590         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1591
1592 again:
1593         if (likely(order == 0)) {
1594                 struct per_cpu_pages *pcp;
1595                 struct list_head *list;
1596
1597                 local_irq_save(flags);
1598                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1599                 list = &pcp->lists[migratetype];
1600                 if (list_empty(list)) {
1601                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1602                                         pcp->batch, list,
1603                                         migratetype, cold);
1604                         if (unlikely(list_empty(list)))
1605                                 goto failed;
1606                 }
1607
1608                 if (cold)
1609                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1610                 else
1611                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1612
1613                 list_del(&page->lru);
1614                 pcp->count--;
1615         } else {
1616                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1617                         /*
1618                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1619                          *
1620                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1621                          * properly detect and handle allocation failures.
1622                          *
1623                          * We most definitely don't want callers attempting to
1624                          * allocate greater than order-1 page units with
1625                          * __GFP_NOFAIL.
1626                          */
1627                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1628                 }
1629                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1630                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1631                 spin_unlock(&zone->lock);
1632                 if (!page)
1633                         goto failed;
1634                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1635                                           get_freepage_migratetype(page));
1636         }
1637
1638         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1639         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1640             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1641                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1642
1643         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1644         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1645         local_irq_restore(flags);
1646
1647         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1648         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1649                 goto again;
1650         return page;
1651
1652 failed:
1653         local_irq_restore(flags);
1654         return NULL;
1655 }
1656
1657 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1658
1659 static struct {
1660         struct fault_attr attr;
1661
1662         u32 ignore_gfp_highmem;
1663         u32 ignore_gfp_wait;
1664         u32 min_order;
1665 } fail_page_alloc = {
1666         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1667         .ignore_gfp_wait = 1,
1668         .ignore_gfp_highmem = 1,
1669         .min_order = 1,
1670 };
1671
1672 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1673 {
1674         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1675 }
1676 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1677
1678 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1679 {
1680         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1681                 return false;
1682         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1683                 return false;
1684         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1685                 return false;
1686         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1687                 return false;
1688
1689         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1690 }
1691
1692 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1693
1694 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1695 {
1696         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1697         struct dentry *dir;
1698
1699         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1700                                         &fail_page_alloc.attr);
1701         if (IS_ERR(dir))
1702                 return PTR_ERR(dir);
1703
1704         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1705                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1706                 goto fail;
1707         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1708                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1709                 goto fail;
1710         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1711                                 &fail_page_alloc.min_order))
1712                 goto fail;
1713
1714         return 0;
1715 fail:
1716         debugfs_remove_recursive(dir);
1717
1718         return -ENOMEM;
1719 }
1720
1721 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1722
1723 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1724
1725 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1726
1727 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1728 {
1729         return false;
1730 }
1731
1732 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1733
1734 /*
1735  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1736  * of the allocation.
1737  */
1738 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1739                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1740                         long free_pages)
1741 {
1742         /* free_pages may go negative - that's OK */
1743         long min = mark;
1744         int o;
1745         long free_cma = 0;
1746
1747         free_pages -= (1 << order) - 1;
1748         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1749                 min -= min / 2;
1750         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1751                 min -= min / 4;
1752 #ifdef CONFIG_CMA
1753         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1754         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1755                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1756 #endif
1757
1758         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1759                 return false;
1760         for (o = 0; o < order; o++) {
1761                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1762                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1763
1764                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1765                 min >>= 1;
1766
1767                 if (free_pages <= min)
1768                         return false;
1769         }
1770         return true;
1771 }
1772
1773 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1774                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1775 {
1776         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1777                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1778 }
1779
1780 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1781                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1782 {
1783         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1784
1785         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1786                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1787
1788         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1789                                                                 free_pages);
1790 }
1791
1792 #ifdef CONFIG_NUMA
1793 /*
1794  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1795  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1796  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1797  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1798  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1799  *
1800  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1801  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1802  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1803  *
1804  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1805  * nothing and returns NULL.
1806  *
1807  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1808  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1809  *
1810  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1811  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1812  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1813  * quickly as we can.
1814  */
1815 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1816 {
1817         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1818         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1819
1820         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1821         if (!zlc)
1822                 return NULL;
1823
1824         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1825                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1826                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1827         }
1828
1829         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1830                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1831                                         &node_states[N_MEMORY];
1832         return allowednodes;
1833 }
1834
1835 /*
1836  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1837  * if it is worth looking at further for free memory:
1838  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1839  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1840  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1841  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1842  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1843  * else return false (zero) if it is not.
1844  *
1845  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1846  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1847  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1848  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1849  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1850  * into the second scan of the zonelist.
1851  *
1852  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1853  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1854  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1855  * unturned looking for a free page.
1856  */
1857 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1858                                                 nodemask_t *allowednodes)
1859 {
1860         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1861         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1862         int n;                          /* node that zone *z is on */
1863
1864         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1865         if (!zlc)
1866                 return 1;
1867
1868         i = z - zonelist->_zonerefs;
1869         n = zlc->z_to_n[i];
1870
1871         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1872         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1873 }
1874
1875 /*
1876  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1877  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1878  * from that zone don't waste time re-examining it.
1879  */
1880 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1881 {
1882         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1883         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1884
1885         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1886         if (!zlc)
1887                 return;
1888
1889         i = z - zonelist->_zonerefs;
1890
1891         set_bit(i, zlc->fullzones);
1892 }
1893
1894 /*
1895  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1896  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1897  */
1898 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1899 {
1900         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1901
1902         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1903         if (!zlc)
1904                 return;
1905
1906         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1907 }
1908
1909 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1910 {
1911         return local_zone->node == zone->node;
1912 }
1913
1914 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1915 {
1916         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1917                                 RECLAIM_DISTANCE;
1918 }
1919
1920 #else   /* CONFIG_NUMA */
1921
1922 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1923 {
1924         return NULL;
1925 }
1926
1927 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1928                                 nodemask_t *allowednodes)
1929 {
1930         return 1;
1931 }
1932
1933 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1934 {
1935 }
1936
1937 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1938 {
1939 }
1940
1941 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1942 {
1943         return true;
1944 }
1945
1946 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1947 {
1948         return true;
1949 }
1950
1951 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1952
1953 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
1954 {
1955         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
1956
1957         do {
1958                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
1959                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
1960                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
1961                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1962         } while (zone++ != preferred_zone);
1963 }
1964
1965 /*
1966  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1967  * a page.
1968  */
1969 static struct page *
1970 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1971                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1972                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
1973 {
1974         struct zoneref *z;
1975         struct page *page = NULL;
1976         struct zone *zone;
1977         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1978         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1979         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1980         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1981                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1982         int nr_fair_skipped = 0;
1983         bool zonelist_rescan;
1984
1985 zonelist_scan:
1986         zonelist_rescan = false;
1987
1988         /*
1989          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1990          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1991          */
1992         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1993                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1994                 unsigned long mark;
1995
1996                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1997                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1998                                 continue;
1999                 if (cpusets_enabled() &&
2000                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2001                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
2002                                 continue;
2003                 /*
2004                  * Distribute pages in proportion to the individual
2005                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2006                  * page was allocated in should have no effect on the
2007                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2008                  */
2009                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2010                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2011                                 break;
2012                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2013                                 nr_fair_skipped++;
2014                                 continue;
2015                         }
2016                 }
2017                 /*
2018                  * When allocating a page cache page for writing, we
2019                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2020                  * limit, such that no single zone holds more than its
2021                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2022                  * The dirty limits take into account the zone's
2023                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2024                  * should be able to balance it without having to
2025                  * write pages from its LRU list.
2026                  *
2027                  * This may look like it could increase pressure on
2028                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2029                  * before they are full.  But the pages that do spill
2030                  * over are limited as the lower zones are protected
2031                  * by this very same mechanism.  It should not become
2032                  * a practical burden to them.
2033                  *
2034                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2035                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2036                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2037                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2038                  * zones are together not big enough to reach the
2039                  * global limit.  The proper fix for these situations
2040                  * will require awareness of zones in the
2041                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2042                  */
2043                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2044                         continue;
2045
2046                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2047                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2048                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2049                         int ret;
2050
2051                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2052                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2053                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2054                                 goto try_this_zone;
2055
2056                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2057                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2058                                 /*
2059                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2060                                  * and before considering the first zone allowed
2061                                  * by the cpuset.
2062                                  */
2063                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2064                                 zlc_active = 1;
2065                                 did_zlc_setup = 1;
2066                         }
2067
2068                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2069                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2070                                 goto this_zone_full;
2071
2072                         /*
2073                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2074                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2075                          */
2076                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2077                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2078                                 continue;
2079
2080                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2081                         switch (ret) {
2082                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2083                                 /* did not scan */
2084                                 continue;
2085                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2086                                 /* scanned but unreclaimable */
2087                                 continue;
2088                         default:
2089                                 /* did we reclaim enough */
2090                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2091                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2092                                         goto try_this_zone;
2093
2094                                 /*
2095                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2096                                  * Only mark the zone full if checking the min
2097                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2098                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2099                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2100                                  * when the watermark is between the low and
2101                                  * min watermarks.
2102                                  */
2103                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2104                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2105                                         goto this_zone_full;
2106
2107                                 continue;
2108                         }
2109                 }
2110
2111 try_this_zone:
2112                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2113                                                 gfp_mask, migratetype);
2114                 if (page)
2115                         break;
2116 this_zone_full:
2117                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2118                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2119         }
2120
2121         if (page) {
2122                 /*
2123                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2124                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2125                  * that the caller is taking steps that will free more
2126                  * memory. The caller should avoid the page being used
2127                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2128                  */
2129                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2130                 return page;
2131         }
2132
2133         /*
2134          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2135          * local node.  However, the local node might have free pages left
2136          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2137          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2138          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2139          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2140          */
2141         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2142                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2143                 if (nr_fair_skipped) {
2144                         zonelist_rescan = true;
2145                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2146                 }
2147                 if (nr_online_nodes > 1)
2148                         zonelist_rescan = true;
2149         }
2150
2151         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2152                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2153                 zlc_active = 0;
2154                 zonelist_rescan = true;
2155         }
2156
2157         if (zonelist_rescan)
2158                 goto zonelist_scan;
2159
2160         return NULL;
2161 }
2162
2163 /*
2164  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2165  * meminfo in irq context.
2166  */
2167 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2168 {
2169         bool ret = false;
2170
2171 #if NODES_SHIFT > 8
2172         ret = in_interrupt();
2173 #endif
2174         return ret;
2175 }
2176
2177 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2178                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2179                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2180
2181 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2182 {
2183         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2184
2185         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2186             debug_guardpage_minorder() > 0)
2187                 return;
2188
2189         /*
2190          * This documents exceptions given to allocations in certain
2191          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2192          * of allowed nodes.
2193          */
2194         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2195                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2196                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2197                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2198         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2199                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2200
2201         if (fmt) {
2202                 struct va_format vaf;
2203                 va_list args;
2204
2205                 va_start(args, fmt);
2206
2207                 vaf.fmt = fmt;
2208                 vaf.va = &args;
2209
2210                 pr_warn("%pV", &vaf);
2211
2212                 va_end(args);
2213         }
2214
2215         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2216                 current->comm, order, gfp_mask);
2217
2218         dump_stack();
2219         if (!should_suppress_show_mem())
2220                 show_mem(filter);
2221 }
2222
2223 static inline int
2224 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2225                                 unsigned long did_some_progress,
2226                                 unsigned long pages_reclaimed)
2227 {
2228         /* Do not loop if specifically requested */
2229         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2230                 return 0;
2231
2232         /* Always retry if specifically requested */
2233         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2234                 return 1;
2235
2236         /*
2237          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2238          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2239          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2240          */
2241         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2242                 return 0;
2243
2244         /*
2245          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2246          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2247          * implementations.
2248          */
2249         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2250                 return 1;
2251
2252         /*
2253          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2254          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2255          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2256          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2257          * allocation still fails, we stop retrying.
2258          */
2259         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2260                 return 1;
2261
2262         return 0;
2263 }
2264
2265 static inline struct page *
2266 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2267         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2268         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2269         int classzone_idx, int migratetype)
2270 {
2271         struct page *page;
2272
2273         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2274         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2275                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2276                 return NULL;
2277         }
2278
2279         /*
2280          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2281          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2282          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2283          * See freeze_processes.
2284          */
2285         note_oom_kill();
2286
2287         /*
2288          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2289          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2290          * we're still under heavy pressure.
2291          */
2292         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2293                 order, zonelist, high_zoneidx,
2294                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2295                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2296         if (page)
2297                 goto out;
2298
2299         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2300                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2301                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2302                         goto out;
2303                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2304                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2305                         goto out;
2306                 /*
2307                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2308                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2309                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2310                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2311                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2312                  */
2313                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2314                         goto out;
2315         }
2316         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2317         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2318
2319 out:
2320         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2321         return page;
2322 }
2323
2324 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2325 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2326 static struct page *
2327 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2328         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2329         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2330         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2331         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2332 {
2333         unsigned long compact_result;
2334         struct page *page;
2335
2336         if (!order)
2337                 return NULL;
2338
2339         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2340         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2341                                                 nodemask, mode,
2342                                                 contended_compaction,
2343                                                 alloc_flags, classzone_idx);
2344         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2345
2346         switch (compact_result) {
2347         case COMPACT_DEFERRED:
2348                 *deferred_compaction = true;
2349                 /* fall-through */
2350         case COMPACT_SKIPPED:
2351                 return NULL;
2352         default:
2353                 break;
2354         }
2355
2356         /*
2357          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2358          * count a compaction stall
2359          */
2360         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2361
2362         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2363                         order, zonelist, high_zoneidx,
2364                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2365                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2366
2367         if (page) {
2368                 struct zone *zone = page_zone(page);
2369
2370                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2371                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2372                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2373                 return page;
2374         }
2375
2376         /*
2377          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2378          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2379          */
2380         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2381
2382         cond_resched();
2383
2384         return NULL;
2385 }
2386 #else
2387 static inline struct page *
2388 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2389         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2390         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2391         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2392         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2393 {
2394         return NULL;
2395 }
2396 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2397
2398 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2399 static int
2400 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2401                   nodemask_t *nodemask)
2402 {
2403         struct reclaim_state reclaim_state;
2404         int progress;
2405
2406         cond_resched();
2407
2408         /* We now go into synchronous reclaim */
2409         cpuset_memory_pressure_bump();
2410         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2411         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2412         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2413         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2414
2415         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2416
2417         current->reclaim_state = NULL;
2418         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2419         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2420
2421         cond_resched();
2422
2423         return progress;
2424 }
2425
2426 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2427 static inline struct page *
2428 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2429         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2430         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2431         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2432 {
2433         struct page *page = NULL;
2434         bool drained = false;
2435
2436         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2437                                                nodemask);
2438         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2439                 return NULL;
2440
2441         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2442         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2443                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2444
2445 retry:
2446         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2447                                         zonelist, high_zoneidx,
2448                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2449                                         preferred_zone, classzone_idx,
2450                                         migratetype);
2451
2452         /*
2453          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2454          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2455          */
2456         if (!page && !drained) {
2457                 drain_all_pages(NULL);
2458                 drained = true;
2459                 goto retry;
2460         }
2461
2462         return page;
2463 }
2464
2465 /*
2466  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2467  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2468  */
2469 static inline struct page *
2470 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2471         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2472         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2473         int classzone_idx, int migratetype)
2474 {
2475         struct page *page;
2476
2477         do {
2478                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2479                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2480                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2481
2482                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2483                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2484         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2485
2486         return page;
2487 }
2488
2489 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2490                              struct zonelist *zonelist,
2491                              enum zone_type high_zoneidx,
2492                              struct zone *preferred_zone,
2493                              nodemask_t *nodemask)
2494 {
2495         struct zoneref *z;
2496         struct zone *zone;
2497
2498         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2499                                                 high_zoneidx, nodemask)
2500                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2501 }
2502
2503 static inline int
2504 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2505 {
2506         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2507         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2508
2509         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2510         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2511
2512         /*
2513          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2514          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2515          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2516          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2517          */
2518         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2519
2520         if (atomic) {
2521                 /*
2522                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2523                  * if it can't schedule.
2524                  */
2525                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2526                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2527                 /*
2528                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2529                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2530                  */
2531                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2532         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2533                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2534
2535         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2536                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2537                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2538                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2539                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2540                 else if (!in_interrupt() &&
2541                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2542                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2543                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2544         }
2545 #ifdef CONFIG_CMA
2546         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2547                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2548 #endif
2549         return alloc_flags;
2550 }
2551
2552 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2553 {
2554         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2555 }
2556
2557 static inline struct page *
2558 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2559         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2560         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2561         int classzone_idx, int migratetype)
2562 {
2563         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2564         struct page *page = NULL;
2565         int alloc_flags;
2566         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2567         unsigned long did_some_progress;
2568         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2569         bool deferred_compaction = false;
2570         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2571
2572         /*
2573          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2574          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2575          * be using allocators in order of preference for an area that is
2576          * too large.
2577          */
2578         if (order >= MAX_ORDER) {
2579                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2580                 return NULL;
2581         }
2582
2583         /*
2584          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2585          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2586          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2587          * using a larger set of nodes after it has established that the
2588          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2589          * over allocated.
2590          */
2591         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2592             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2593                 goto nopage;
2594
2595 restart:
2596         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2597                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2598                                 preferred_zone, nodemask);
2599
2600         /*
2601          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2602          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2603          * to how we want to proceed.
2604          */
2605         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2606
2607         /*
2608          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2609          * cpusets.
2610          */
2611         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2612                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2613                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2614                                 NULL, &preferred_zone);
2615                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2616         }
2617
2618 rebalance:
2619         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2620         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2621                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2622                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2623         if (page)
2624                 goto got_pg;
2625
2626         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2627         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2628                 /*
2629                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2630                  * the allocation is high priority and these type of
2631                  * allocations are system rather than user orientated
2632                  */
2633                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2634
2635                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2636                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2637                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2638                 if (page) {
2639                         goto got_pg;
2640                 }
2641         }
2642
2643         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2644         if (!wait) {
2645                 /*
2646                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2647                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2648                  * type of allocation to fail.
2649                  */
2650                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2651                 goto nopage;
2652         }
2653
2654         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2655         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2656                 goto nopage;
2657
2658         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2659         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2660                 goto nopage;
2661
2662         /*
2663          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2664          * attempts after direct reclaim are synchronous
2665          */
2666         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2667                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2668                                         preferred_zone,
2669                                         classzone_idx, migratetype,
2670                                         migration_mode, &contended_compaction,
2671                                         &deferred_compaction);
2672         if (page)
2673                 goto got_pg;
2674
2675         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2676         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2677                 /*
2678                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2679                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2680                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2681                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2682                  * instead of entering direct reclaim.
2683                  */
2684                 if (deferred_compaction)
2685                         goto nopage;
2686
2687                 /*
2688                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2689                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2690                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2691                  * so we fallback to base pages instead.
2692                  */
2693                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2694                         goto nopage;
2695
2696                 /*
2697                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2698                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2699                  * khugepaged trying to collapse.
2700                  */
2701                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2702                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2703                         goto nopage;
2704         }
2705
2706         /*
2707          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2708          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2709          * khugepaged trying to collapse.
2710          */
2711         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2712                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2713                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2714
2715         /* Try direct reclaim and then allocating */
2716         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2717                                         zonelist, high_zoneidx,
2718                                         nodemask,
2719                                         alloc_flags, preferred_zone,
2720                                         classzone_idx, migratetype,
2721                                         &did_some_progress);
2722         if (page)
2723                 goto got_pg;
2724
2725         /*
2726          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2727          * running out of options and have to consider going OOM
2728          */
2729         if (!did_some_progress) {
2730                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2731                         if (oom_killer_disabled)
2732                                 goto nopage;
2733                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2734                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2735                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2736                                 goto nopage;
2737                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2738                                         zonelist, high_zoneidx,
2739                                         nodemask, preferred_zone,
2740                                         classzone_idx, migratetype);
2741                         if (page)
2742                                 goto got_pg;
2743
2744                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2745                                 /*
2746                                  * The oom killer is not called for high-order
2747                                  * allocations that may fail, so if no progress
2748                                  * is being made, there are no other options and
2749                                  * retrying is unlikely to help.
2750                                  */
2751                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2752                                         goto nopage;
2753                                 /*
2754                                  * The oom killer is not called for lowmem
2755                                  * allocations to prevent needlessly killing
2756                                  * innocent tasks.
2757                                  */
2758                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2759                                         goto nopage;
2760                         }
2761
2762                         goto restart;
2763                 }
2764         }
2765
2766         /* Check if we should retry the allocation */
2767         pages_reclaimed += did_some_progress;
2768         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2769                                                 pages_reclaimed)) {
2770                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2771                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2772                 goto rebalance;
2773         } else {
2774                 /*
2775                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2776                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2777                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2778                  */
2779                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2780                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2781                                         preferred_zone,
2782                                         classzone_idx, migratetype,
2783                                         migration_mode, &contended_compaction,
2784                                         &deferred_compaction);
2785                 if (page)
2786                         goto got_pg;
2787         }
2788
2789 nopage:
2790         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2791         return page;
2792 got_pg:
2793         if (kmemcheck_enabled)
2794                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2795
2796         return page;
2797 }
2798
2799 /*
2800  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2801  */
2802 struct page *
2803 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2804                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2805 {
2806         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2807         struct zone *preferred_zone;
2808         struct zoneref *preferred_zoneref;
2809         struct page *page = NULL;
2810         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2811         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2812         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2813         int classzone_idx;
2814
2815         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2816
2817         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2818
2819         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2820
2821         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2822                 return NULL;
2823
2824         /*
2825          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2826          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2827          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2828          */
2829         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2830                 return NULL;
2831
2832         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2833                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2834
2835 retry_cpuset:
2836         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2837
2838         /* The preferred zone is used for statistics later */
2839         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2840                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2841                                 &preferred_zone);
2842         if (!preferred_zone)
2843                 goto out;
2844         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2845
2846         /* First allocation attempt */
2847         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2848                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2849                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2850         if (unlikely(!page)) {
2851                 /*
2852                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2853                  * can deadlock because I/O on the device might not
2854                  * complete.
2855                  */
2856                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2857                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2858                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2859                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2860         }
2861
2862         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2863
2864 out:
2865         /*
2866          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2867          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2868          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2869          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2870          */
2871         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2872                 goto retry_cpuset;
2873
2874         return page;
2875 }
2876 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2877
2878 /*
2879  * Common helper functions.
2880  */
2881 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2882 {
2883         struct page *page;
2884
2885         /*
2886          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2887          * a highmem page
2888          */
2889         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2890
2891         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2892         if (!page)
2893                 return 0;
2894         return (unsigned long) page_address(page);
2895 }
2896 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2897
2898 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2899 {
2900         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2901 }
2902 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2903
2904 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2905 {
2906         if (put_page_testzero(page)) {
2907                 if (order == 0)
2908                         free_hot_cold_page(page, false);
2909                 else
2910                         __free_pages_ok(page, order);
2911         }
2912 }
2913
2914 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2915
2916 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2917 {
2918         if (addr != 0) {
2919                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2920                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2921         }
2922 }
2923
2924 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2925
2926 /*
2927  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2928  * of the current memory cgroup.
2929  *
2930  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2931  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2932  */
2933 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2934 {
2935         struct page *page;
2936         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2937
2938         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2939                 return NULL;
2940         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2941         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2942         return page;
2943 }
2944
2945 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2946 {
2947         struct page *page;
2948         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2949
2950         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2951                 return NULL;
2952         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2953         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2954         return page;
2955 }
2956
2957 /*
2958  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2959  * alloc_kmem_pages.
2960  */
2961 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2962 {
2963         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2964         __free_pages(page, order);
2965 }
2966
2967 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2968 {
2969         if (addr != 0) {
2970                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2971                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2972         }
2973 }
2974
2975 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2976 {
2977         if (addr) {
2978                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2979                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2980
2981                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2982                 while (used < alloc_end) {
2983                         free_page(used);
2984                         used += PAGE_SIZE;
2985                 }
2986         }
2987         return (void *)addr;
2988 }
2989
2990 /**
2991  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2992  * @size: the number of bytes to allocate
2993  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2994  *
2995  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2996  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2997  * allocate memory in power-of-two pages.
2998  *
2999  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3000  *
3001  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3002  */
3003 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3004 {
3005         unsigned int order = get_order(size);
3006         unsigned long addr;
3007
3008         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3009         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3010 }
3011 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3012
3013 /**
3014  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3015  *                         pages on a node.
3016  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3017  * @size: the number of bytes to allocate
3018  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3019  *
3020  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3021  * back.
3022  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3023  * but is not exact.
3024  */
3025 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3026 {
3027         unsigned order = get_order(size);
3028         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3029         if (!p)
3030                 return NULL;
3031         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3032 }
3033
3034 /**
3035  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3036  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3037  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3038  *
3039  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3040  */
3041 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3042 {
3043         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3044         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3045
3046         while (addr < end) {
3047                 free_page(addr);
3048                 addr += PAGE_SIZE;
3049         }
3050 }
3051 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3052
3053 /**
3054  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3055  * @offset: The zone index of the highest zone
3056  *
3057  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3058  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3059  * zone, the number of pages is calculated as:
3060  *     managed_pages - high_pages
3061  */
3062 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3063 {
3064         struct zoneref *z;
3065         struct zone *zone;
3066
3067         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3068         unsigned long sum = 0;
3069
3070         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3071
3072         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3073                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3074                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3075                 if (size > high)
3076                         sum += size - high;
3077         }
3078
3079         return sum;
3080 }
3081
3082 /**
3083  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3084  *
3085  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3086  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3087  */
3088 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3089 {
3090         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3091 }
3092 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3093
3094 /**
3095  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3096  *
3097  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3098  * high watermark within all zones.
3099  */
3100 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3101 {
3102         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3103 }
3104
3105 static inline void show_node(struct zone *zone)
3106 {
3107         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3108                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3109 }
3110
3111 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3112 {
3113         val->totalram = totalram_pages;
3114         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3115         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3116         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3117         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3118         val->freehigh = nr_free_highpages();
3119         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3120 }
3121
3122 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3123
3124 #ifdef CONFIG_NUMA
3125 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3126 {
3127         int zone_type;          /* needs to be signed */
3128         unsigned long managed_pages = 0;
3129         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3130
3131         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3132                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3133         val->totalram = managed_pages;
3134         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3135         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3136 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3137         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3138         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3139                         NR_FREE_PAGES);
3140 #else
3141         val->totalhigh = 0;
3142         val->freehigh = 0;
3143 #endif
3144         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3145 }
3146 #endif
3147
3148 /*
3149  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3150  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3151  */
3152 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3153 {
3154         bool ret = false;
3155         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3156
3157         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3158                 goto out;
3159
3160         do {
3161                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3162                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3163         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3164 out:
3165         return ret;
3166 }
3167
3168 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3169
3170 static void show_migration_types(unsigned char type)
3171 {
3172         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3173                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3174                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3175                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3176                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3177 #ifdef CONFIG_CMA
3178                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3179 #endif
3180 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3181                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3182 #endif
3183         };
3184         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3185         char *p = tmp;
3186         int i;
3187
3188         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3189                 if (type & (1 << i))
3190                         *p++ = types[i];
3191         }
3192
3193         *p = '\0';
3194         printk("(%s) ", tmp);
3195 }
3196
3197 /*
3198  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3199  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3200  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3201  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3202  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3203  */
3204 void show_free_areas(unsigned int filter)
3205 {
3206         int cpu;
3207         struct zone *zone;
3208
3209         for_each_populated_zone(zone) {
3210                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3211                         continue;
3212                 show_node(zone);
3213                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3214
3215                 for_each_online_cpu(cpu) {
3216                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3217
3218                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3219
3220                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3221                                cpu, pageset->pcp.high,
3222                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3223                 }
3224         }
3225
3226         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3227                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3228                 " unevictable:%lu"
3229                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3230                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3231                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3232                 " free_cma:%lu\n",
3233                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3234                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3235                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3236                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3237                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3238                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3239                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3240                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3241                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3242                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3243                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3244                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3245                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3246                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3247                 global_page_state(NR_SHMEM),
3248                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3249                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3250                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3251
3252         for_each_populated_zone(zone) {
3253                 int i;
3254
3255                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3256                         continue;
3257                 show_node(zone);
3258                 printk("%s"
3259                         " free:%lukB"
3260                         " min:%lukB"
3261                         " low:%lukB"
3262                         " high:%lukB"
3263                         " active_anon:%lukB"
3264                         " inactive_anon:%lukB"
3265                         " active_file:%lukB"
3266                         " inactive_file:%lukB"
3267                         " unevictable:%lukB"
3268                         " isolated(anon):%lukB"
3269                         " isolated(file):%lukB"
3270                         " present:%lukB"
3271                         " managed:%lukB"
3272                         " mlocked:%lukB"
3273                         " dirty:%lukB"
3274                         " writeback:%lukB"
3275                         " mapped:%lukB"
3276                         " shmem:%lukB"
3277                         " slab_reclaimable:%lukB"
3278                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3279                         " kernel_stack:%lukB"
3280                         " pagetables:%lukB"
3281                         " unstable:%lukB"
3282                         " bounce:%lukB"
3283                         " free_cma:%lukB"
3284                         " writeback_tmp:%lukB"
3285                         " pages_scanned:%lu"
3286                         " all_unreclaimable? %s"
3287                         "\n",
3288                         zone->name,
3289                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3290                         K(min_wmark_pages(zone)),
3291                         K(low_wmark_pages(zone)),
3292                         K(high_wmark_pages(zone)),
3293                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3294                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3295                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3296                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3297                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3298                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3299                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3300                         K(zone->present_pages),
3301                         K(zone->managed_pages),
3302                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3303                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3304                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3305                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3306                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3307                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3308                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3309                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3310                                 THREAD_SIZE / 1024,
3311                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3312                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3313                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3314                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3315                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3316                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3317                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3318                         );
3319                 printk("lowmem_reserve[]:");
3320                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3321                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3322                 printk("\n");
3323         }
3324
3325         for_each_populated_zone(zone) {
3326                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3327                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3328
3329                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3330                         continue;
3331                 show_node(zone);
3332                 printk("%s: ", zone->name);
3333
3334                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3335                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3336                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3337                         int type;
3338
3339                         nr[order] = area->nr_free;
3340                         total += nr[order] << order;
3341
3342                         types[order] = 0;
3343                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3344                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3345                                         types[order] |= 1 << type;
3346                         }
3347                 }
3348                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3349                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3350                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3351                         if (nr[order])
3352                                 show_migration_types(types[order]);
3353                 }
3354                 printk("= %lukB\n", K(total));
3355         }
3356
3357         hugetlb_show_meminfo();
3358
3359         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3360
3361         show_swap_cache_info();
3362 }
3363
3364 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3365 {
3366         zoneref->zone = zone;
3367         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3368 }
3369
3370 /*
3371  * Builds allocation fallback zone lists.
3372  *
3373  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3374  */
3375 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3376                                 int nr_zones)
3377 {
3378         struct zone *zone;
3379         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3380
3381         do {
3382                 zone_type--;
3383                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3384                 if (populated_zone(zone)) {
3385                         zoneref_set_zone(zone,
3386                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3387                         check_highest_zone(zone_type);
3388                 }
3389         } while (zone_type);
3390
3391         return nr_zones;
3392 }
3393
3394
3395 /*
3396  *  zonelist_order:
3397  *  0 = automatic detection of better ordering.
3398  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3399  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3400  *
3401  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3402  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3403  */
3404 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3405 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3406 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3407
3408 /* zonelist order in the kernel.
3409  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3410  */
3411 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3412 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3413
3414
3415 #ifdef CONFIG_NUMA
3416 /* The value user specified ....changed by config */
3417 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3418 /* string for sysctl */
3419 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3420 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3421
3422 /*
3423  * interface for configure zonelist ordering.
3424  * command line option "numa_zonelist_order"
3425  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3426  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3427  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3428  */
3429
3430 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3431 {
3432         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3433                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3434         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3435                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3436         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3437                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3438         } else {
3439                 printk(KERN_WARNING
3440                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3441                         "%s\n", s);
3442                 return -EINVAL;
3443         }
3444         return 0;
3445 }
3446
3447 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3448 {
3449         int ret;
3450
3451         if (!s)
3452                 return 0;
3453
3454         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3455         if (ret == 0)
3456                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3457
3458         return ret;
3459 }
3460 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3461
3462 /*
3463  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3464  */
3465 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3466                 void __user *buffer, size_t *length,
3467                 loff_t *ppos)
3468 {
3469         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3470         int ret;
3471         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3472
3473         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3474         if (write) {
3475                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3476                         ret = -EINVAL;
3477                         goto out;
3478                 }
3479                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3480         }
3481         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3482         if (ret)
3483                 goto out;
3484         if (write) {
3485                 int oldval = user_zonelist_order;
3486
3487                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3488                 if (ret) {
3489                         /*
3490                          * bogus value.  restore saved string
3491                          */
3492                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3493                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3494                         user_zonelist_order = oldval;
3495                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3496                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3497                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3498                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3499                 }
3500         }
3501 out:
3502         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3503         return ret;
3504 }
3505
3506
3507 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3508 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3509
3510 /**
3511  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3512  * @node: node whose fallback list we're appending
3513  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3514  *
3515  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3516  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3517  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3518  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3519  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3520  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3521  * on them otherwise.
3522  * It returns -1 if no node is found.
3523  */
3524 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3525 {
3526         int n, val;
3527         int min_val = INT_MAX;
3528         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3529         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3530
3531         /* Use the local node if we haven't already */
3532         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3533                 node_set(node, *used_node_mask);
3534                 return node;
3535         }
3536
3537         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3538
3539                 /* Don't want a node to appear more than once */
3540                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3541                         continue;
3542
3543                 /* Use the distance array to find the distance */
3544                 val = node_distance(node, n);
3545
3546                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3547                 val += (n < node);
3548
3549                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3550                 tmp = cpumask_of_node(n);
3551                 if (!cpumask_empty(tmp))
3552                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3553
3554                 /* Slight preference for less loaded node */
3555                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3556                 val += node_load[n];
3557
3558                 if (val < min_val) {
3559                         min_val = val;
3560                         best_node = n;
3561                 }
3562         }
3563
3564         if (best_node >= 0)
3565                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3566
3567         return best_node;
3568 }
3569
3570
3571 /*
3572  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3573  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3574  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3575  */
3576 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3577 {
3578         int j;
3579         struct zonelist *zonelist;
3580
3581         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3582         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3583                 ;
3584         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3585         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3586         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3587 }
3588
3589 /*
3590  * Build gfp_thisnode zonelists
3591  */
3592 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3593 {
3594         int j;
3595         struct zonelist *zonelist;
3596
3597         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3598         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3599         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3600         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3601 }
3602
3603 /*
3604  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3605  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3606  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3607  * may still exist in local DMA zone.
3608  */
3609 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3610
3611 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3612 {
3613         int pos, j, node;
3614         int zone_type;          /* needs to be signed */
3615         struct zone *z;
3616         struct zonelist *zonelist;
3617
3618         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3619         pos = 0;
3620         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3621                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3622                         node = node_order[j];
3623                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3624                         if (populated_zone(z)) {
3625                                 zoneref_set_zone(z,
3626                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3627                                 check_highest_zone(zone_type);
3628                         }
3629                 }
3630         }
3631         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3632         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3633 }
3634
3635 #if defined(CONFIG_64BIT)
3636 /*
3637  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3638  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3639  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3640  */
3641 static int default_zonelist_order(void)
3642 {
3643         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3644 }
3645 #else
3646 /*
3647  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3648  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3649  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3650  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3651  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3652  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3653  */
3654 static int default_zonelist_order(void)
3655 {
3656         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3657 }
3658 #endif /* CONFIG_64BIT */
3659
3660 static void set_zonelist_order(void)
3661 {
3662         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3663                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3664         else
3665                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3666 }
3667
3668 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3669 {
3670         int j, node, load;
3671         enum zone_type i;
3672         nodemask_t used_mask;
3673         int local_node, prev_node;
3674         struct zonelist *zonelist;
3675         int order = current_zonelist_order;
3676
3677         /* initialize zonelists */
3678         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3679                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3680                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3681                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3682         }
3683
3684         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3685         local_node = pgdat->node_id;
3686         load = nr_online_nodes;
3687         prev_node = local_node;
3688         nodes_clear(used_mask);
3689
3690         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3691         j = 0;
3692
3693         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3694                 /*
3695                  * We don't want to pressure a particular node.
3696                  * So adding penalty to the first node in same
3697                  * distance group to make it round-robin.
3698                  */
3699                 if (node_distance(local_node, node) !=
3700                     node_distance(local_node, prev_node))
3701                         node_load[node] = load;
3702
3703                 prev_node = node;
3704                 load--;
3705                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3706                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3707                 else
3708                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3709         }
3710
3711         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3712                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3713                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3714         }
3715
3716         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3717 }
3718
3719 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3720 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3721 {
3722         struct zonelist *zonelist;
3723         struct zonelist_cache *zlc;
3724         struct zoneref *z;
3725
3726         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3727         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3728         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3729         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3730                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3731 }
3732
3733 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3734 /*
3735  * Return node id of node used for "local" allocations.
3736  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3737  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3738  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3739  */
3740 int local_memory_node(int node)
3741 {
3742         struct zone *zone;
3743
3744         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3745                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3746                                    NULL,
3747                                    &zone);
3748         return zone->node;
3749 }
3750 #endif
3751
3752 #else   /* CONFIG_NUMA */
3753
3754 static void set_zonelist_order(void)
3755 {
3756         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3757 }
3758
3759 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3760 {
3761         int node, local_node;
3762         enum zone_type j;
3763         struct zonelist *zonelist;
3764
3765         local_node = pgdat->node_id;
3766
3767         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3768         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3769
3770         /*
3771          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3772          * of all the other nodes.
3773          * We don't want to pressure a particular node, so when
3774          * building the zones for node N, we make sure that the
3775          * zones coming right after the local ones are those from
3776          * node N+1 (modulo N)
3777          */
3778         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3779                 if (!node_online(node))
3780                         continue;
3781                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3782         }
3783         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3784                 if (!node_online(node))
3785                         continue;
3786                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3787         }
3788
3789         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3790         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3791 }
3792
3793 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3794 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3795 {
3796         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3797 }
3798
3799 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3800
3801 /*
3802  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3803  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3804  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3805  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3806  * with interrupts disabled.
3807  *
3808  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3809  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3810  * hotplugged processors.
3811  *
3812  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3813  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3814  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3815  */
3816 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3817 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3818 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3819
3820 /*
3821  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3822  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3823  */
3824 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3825
3826 /* return values int ....just for stop_machine() */
3827 static int __build_all_zonelists(void *data)
3828 {
3829         int nid;
3830         int cpu;
3831         pg_data_t *self = data;
3832
3833 #ifdef CONFIG_NUMA
3834         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3835 #endif
3836
3837         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3838                 build_zonelists(self);
3839                 build_zonelist_cache(self);
3840         }
3841
3842         for_each_online_node(nid) {
3843                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3844
3845                 build_zonelists(pgdat);
3846                 build_zonelist_cache(pgdat);
3847         }
3848
3849         /*
3850          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3851          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3852          * each zone will be allocated later when the per cpu
3853          * allocator is available.
3854          *
3855          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3856          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3857          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3858          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3859          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3860          * (a chicken-egg dilemma).
3861          */
3862         for_each_possible_cpu(cpu) {
3863                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3864
3865 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3866                 /*
3867                  * We now know the "local memory node" for each node--
3868                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3869                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3870                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3871                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3872                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3873                  */
3874                 if (cpu_online(cpu))
3875                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3876 #endif
3877         }
3878
3879         return 0;
3880 }
3881
3882 /*
3883  * Called with zonelists_mutex held always
3884  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3885  */
3886 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3887 {
3888         set_zonelist_order();
3889
3890         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3891                 __build_all_zonelists(NULL);
3892                 mminit_verify_zonelist();
3893                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3894         } else {
3895 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3896                 if (zone)
3897                         setup_zone_pageset(zone);
3898 #endif
3899                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3900                    of zonelist */
3901                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3902                 /* cpuset refresh routine should be here */
3903         }
3904         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3905         /*
3906          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3907          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3908          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3909          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3910          * disabled and enable it later
3911          */
3912         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3913                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3914         else
3915                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3916
3917         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3918                 "Total pages: %ld\n",
3919                         nr_online_nodes,
3920                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3921                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3922                         vm_total_pages);
3923 #ifdef CONFIG_NUMA
3924         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3925 #endif
3926 }
3927
3928 /*
3929  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3930  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3931  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3932  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3933  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3934  * conservative, even though it seems large.
3935  *
3936  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3937  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3938  */
3939 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3940
3941 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3942 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3943 {
3944         unsigned long size = 1;
3945
3946         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3947
3948         while (size < pages)
3949                 size <<= 1;
3950
3951         /*
3952          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3953          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3954          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3955          */
3956         size = min(size, 4096UL);
3957
3958         return max(size, 4UL);
3959 }
3960 #else
3961 /*
3962  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3963  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3964  *
3965  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3966  *
3967  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3968  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3969  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3970  *
3971  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3972  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3973  *
3974  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3975  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3976  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3977  */
3978 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3979 {
3980         return 4096UL;
3981 }
3982 #endif
3983
3984 /*
3985  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3986  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3987  * hash function before the remainder is taken.
3988  */
3989 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3990 {
3991         return ffz(~size);
3992 }
3993
3994 /*
3995  * Check if a pageblock contains reserved pages
3996  */
3997 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3998 {
3999         unsigned long pfn;
4000
4001         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4002                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4003                         return 1;
4004         }
4005         return 0;
4006 }
4007
4008 /*
4009  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4010  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4011  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4012  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4013  * blocks as reclaim kicks in
4014  */
4015 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4016 {
4017         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4018         struct page *page;
4019         unsigned long block_migratetype;
4020         int reserve;
4021         int old_reserve;
4022
4023         /*
4024          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4025          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4026          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4027          * the block.
4028          */
4029         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4030         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4031         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4032         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4033                                                         pageblock_order;
4034
4035         /*
4036          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4037          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4038          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4039          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4040          * future allocation of hugepages at runtime.
4041          */
4042         reserve = min(2, reserve);
4043         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4044
4045         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4046         if (reserve == old_reserve)
4047                 return;
4048         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4049
4050         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4051                 if (!pfn_valid(pfn))
4052                         continue;
4053                 page = pfn_to_page(pfn);
4054
4055                 /* Watch out for overlapping nodes */
4056                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4057                         continue;
4058
4059                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4060
4061                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4062                 if (reserve > 0) {
4063                         /*
4064                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4065                          * them.
4066                          */
4067                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4068                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4069                                 continue;
4070
4071                         /* If this block is reserved, account for it */
4072                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4073                                 reserve--;
4074                                 continue;
4075                         }
4076
4077                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4078                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4079                                 set_pageblock_migratetype(page,
4080                                                         MIGRATE_RESERVE);
4081                                 move_freepages_block(zone, page,
4082                                                         MIGRATE_RESERVE);
4083                                 reserve--;
4084                                 continue;
4085                         }
4086                 } else if (!old_reserve) {
4087                         /*
4088                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4089                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4090                          */
4091                         break;
4092                 }
4093
4094                 /*
4095                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4096                  * take it back
4097                  */
4098                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4099                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4100                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4101                 }
4102         }
4103 }
4104
4105 /*
4106  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4107  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4108  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4109  */
4110 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4111                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4112 {
4113         struct page *page;
4114         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4115         unsigned long pfn;
4116         struct zone *z;
4117
4118         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4119                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4120
4121         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4122         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4123                 /*
4124                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4125                  * handed to this function.  They do not
4126                  * exist on hotplugged memory.
4127                  */
4128                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4129                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4130                                 continue;
4131                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4132                                 continue;
4133                 }
4134                 page = pfn_to_page(pfn);
4135                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4136                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4137                 init_page_count(page);
4138                 page_mapcount_reset(page);
4139                 page_cpupid_reset_last(page);
4140                 SetPageReserved(page);
4141                 /*
4142                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4143                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4144                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4145                  * the address space during boot when many long-lived
4146                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4147                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4148                  * setup_zone_migrate_reserve()
4149                  *
4150                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4151                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4152                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4153                  * pfn out of zone.
4154                  */
4155                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4156                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4157                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4158                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4159
4160                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4161 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4162                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4163                 if (!is_highmem_idx(zone))
4164                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4165 #endif
4166         }
4167 }
4168
4169 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4170 {
4171         unsigned int order, t;
4172         for_each_migratetype_order(order, t) {
4173                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4174                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4175         }
4176 }
4177
4178 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4179 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4180         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4181 #endif
4182
4183 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4184 {
4185 #ifdef CONFIG_MMU
4186         int batch;
4187
4188         /*
4189          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4190          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4191          *
4192          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4193          */
4194         batch = zone->managed_pages / 1024;
4195         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4196                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4197         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4198         if (batch < 1)
4199                 batch = 1;
4200
4201         /*
4202          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4203          * of 2 value was found to be more likely to have
4204          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4205          *
4206          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4207          * batches of pages, one task can end up with a lot
4208          * of pages of one half of the possible page colors
4209          * and the other with pages of the other colors.
4210          */
4211         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4212
4213         return batch;
4214
4215 #else
4216         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4217          * conditions.
4218          *
4219          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4220          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4221          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4222          *
4223          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4224          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4225          * can be a significant delay between the individual batches being
4226          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4227          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4228          */
4229         return 0;
4230 #endif
4231 }
4232
4233 /*
4234  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4235  * ->batch must never be higher then ->high.
4236  * The following function updates them in a safe manner without read side
4237  * locking.
4238  *
4239  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4240  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4241  *
4242  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4243  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4244  * exist).
4245  */
4246 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4247                 unsigned long batch)
4248 {
4249        /* start with a fail safe value for batch */
4250         pcp->batch = 1;
4251         smp_wmb();
4252
4253        /* Update high, then batch, in order */
4254         pcp->high = high;
4255         smp_wmb();
4256
4257         pcp->batch = batch;
4258 }
4259
4260 /* a companion to pageset_set_high() */
4261 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4262 {
4263         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4264 }
4265
4266 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4267 {
4268         struct per_cpu_pages *pcp;
4269         int migratetype;
4270
4271         memset(p, 0, sizeof(*p));
4272
4273         pcp = &p->pcp;
4274         pcp->count = 0;
4275         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4276                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4277 }
4278
4279 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4280 {
4281         pageset_init(p);
4282         pageset_set_batch(p, batch);
4283 }
4284
4285 /*
4286  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4287  * to the value high for the pageset p.
4288  */
4289 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4290                                 unsigned long high)
4291 {
4292         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4293         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4294                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4295
4296         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4297 }
4298
4299 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4300                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4301 {
4302         if (percpu_pagelist_fraction)
4303                 pageset_set_high(pcp,
4304                         (zone->managed_pages /
4305                                 percpu_pagelist_fraction));
4306         else
4307                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4308 }
4309
4310 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4311 {
4312         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4313
4314         pageset_init(pcp);
4315         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4316 }
4317
4318 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4319 {
4320         int cpu;
4321         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4322         for_each_possible_cpu(cpu)
4323                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4324 }
4325
4326 /*
4327  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4328  * Before this call only boot pagesets were available.
4329  */
4330 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4331 {
4332         struct zone *zone;
4333
4334         for_each_populated_zone(zone)
4335                 setup_zone_pageset(zone);
4336 }
4337
4338 static noinline __init_refok
4339 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4340 {
4341         int i;
4342         size_t alloc_size;
4343
4344         /*
4345          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4346          * per zone.
4347          */
4348         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4349                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4350         zone->wait_table_bits =
4351                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4352         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4353                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4354
4355         if (!slab_is_available()) {
4356                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4357                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4358                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4359         } else {
4360                 /*
4361                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4362                  * via memory hot-add.
4363                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4364                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4365                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4366                  * node itself as well.
4367                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4368                  * necessary.
4369                  */
4370                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4371         }
4372         if (!zone->wait_table)
4373                 return -ENOMEM;
4374
4375         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4376                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4377
4378         return 0;
4379 }
4380
4381 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4382 {
4383         /*
4384          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4385          * relies on the ability of the linker to provide the
4386          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4387          */
4388         zone->pageset = &boot_pageset;
4389
4390         if (populated_zone(zone))
4391                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4392                         zone->name, zone->present_pages,
4393                                          zone_batchsize(zone));
4394 }
4395
4396 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4397                                         unsigned long zone_start_pfn,
4398                                         unsigned long size,
4399                                         enum memmap_context context)
4400 {
4401         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4402         int ret;
4403         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4404         if (ret)
4405                 return ret;
4406         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4407
4408         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4409
4410         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4411                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4412                         pgdat->node_id,
4413                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4414                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4415
4416         zone_init_free_lists(zone);
4417
4418         return 0;
4419 }
4420
4421 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4422 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4423 /*
4424  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4425  */
4426 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4427 {
4428         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4429         int nid;
4430         /*
4431          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4432          * when the kernel is running single-threaded.
4433          */
4434         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4435         static int __meminitdata last_nid;
4436
4437         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4438                 return last_nid;
4439
4440         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4441         if (nid != -1) {
4442                 last_start_pfn = start_pfn;
4443                 last_end_pfn = end_pfn;
4444                 last_nid = nid;
4445         }
4446
4447         return nid;
4448 }
4449 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4450
4451 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4452 {
4453         int nid;
4454
4455         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4456         if (nid >= 0)
4457                 return nid;
4458         /* just returns 0 */
4459         return 0;
4460 }
4461
4462 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4463 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4464 {
4465         int nid;
4466
4467         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4468         if (nid >= 0 && nid != node)
4469                 return false;
4470         return true;
4471 }
4472 #endif
4473
4474 /**
4475  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4476  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4477  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4478  *
4479  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4480  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4481  * memblock_free_early_nid() manually.
4482  */
4483 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4484 {
4485         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4486         int i, this_nid;
4487
4488         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4489                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4490                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4491
4492                 if (start_pfn < end_pfn)
4493                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4494                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4495                                         this_nid);
4496         }
4497 }
4498
4499 /**
4500  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4501  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4502  *
4503  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4504  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4505  */
4506 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4507 {
4508         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4509         int i, this_nid;
4510
4511         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4512                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4513 }
4514
4515 /**
4516  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4517  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4518  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4519  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4520  *
4521  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4522  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4523  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4524  * PFNs will be 0.
4525  */
4526 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4527                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4528 {
4529         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4530         int i;
4531
4532         *start_pfn = -1UL;
4533         *end_pfn = 0;
4534
4535         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4536                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4537                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4538         }
4539
4540         if (*start_pfn == -1UL)
4541                 *start_pfn = 0;
4542 }
4543
4544 /*
4545  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4546  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4547  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4548  */
4549 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4550 {
4551         int zone_index;
4552         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4553                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4554                         continue;
4555
4556                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4557                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4558                         break;
4559         }
4560
4561         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4562         movable_zone = zone_index;
4563 }
4564
4565 /*
4566  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4567  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4568  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4569  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4570  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4571  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4572  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4573  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4574  */
4575 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4576                                         unsigned long zone_type,
4577                                         unsigned long node_start_pfn,
4578                                         unsigned long node_end_pfn,
4579                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4580                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4581 {
4582         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4583         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4584                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4585                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4586                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4587                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4588                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4589
4590                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4591                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4592                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4593                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4594
4595                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4596                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4597                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4598         }
4599 }
4600
4601 /*
4602  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4603  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4604  */
4605 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4606                                         unsigned long zone_type,
4607                                         unsigned long node_start_pfn,
4608                                         unsigned long node_end_pfn,
4609                                         unsigned long *ignored)
4610 {
4611         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4612
4613         /* Get the start and end of the zone */
4614         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4615         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4616         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4617                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4618                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4619
4620         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4621         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4622                 return 0;
4623
4624         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4625         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4626         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4627
4628         /* Return the spanned pages */
4629         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4630 }
4631
4632 /*
4633  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4634  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4635  */
4636 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4637                                 unsigned long range_start_pfn,
4638                                 unsigned long range_end_pfn)
4639 {
4640         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4641         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4642         int i;
4643
4644         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4645                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4646                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4647                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4648         }
4649         return nr_absent;
4650 }
4651
4652 /**
4653  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4654  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4655  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4656  *
4657  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4658  */
4659 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4660                                                         unsigned long end_pfn)
4661 {
4662         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4663 }
4664
4665 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4666 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4667                                         unsigned long zone_type,
4668                                         unsigned long node_start_pfn,
4669                                         unsigned long node_end_pfn,
4670                                         unsigned long *ignored)
4671 {
4672         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4673         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4674         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4675
4676         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4677         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4678
4679         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4680                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4681                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4682         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4683 }
4684
4685 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4686 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4687                                         unsigned long zone_type,
4688                                         unsigned long node_start_pfn,
4689                                         unsigned long node_end_pfn,
4690                                         unsigned long *zones_size)
4691 {
4692         return zones_size[zone_type];
4693 }
4694
4695 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4696                                                 unsigned long zone_type,
4697                                                 unsigned long node_start_pfn,
4698                                                 unsigned long node_end_pfn,
4699                                                 unsigned long *zholes_size)
4700 {
4701         if (!zholes_size)
4702                 return 0;
4703
4704         return zholes_size[zone_type];
4705 }
4706
4707 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4708
4709 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4710                                                 unsigned long node_start_pfn,
4711                                                 unsigned long node_end_pfn,
4712                                                 unsigned long *zones_size,
4713                                                 unsigned long *zholes_size)
4714 {
4715         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4716         enum zone_type i;
4717
4718         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4719                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4720                                                          node_start_pfn,
4721                                                          node_end_pfn,
4722                                                          zones_size);
4723         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4724
4725         realtotalpages = totalpages;
4726         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4727                 realtotalpages -=
4728                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4729                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4730                                                   zholes_size);
4731         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4732         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4733                                                         realtotalpages);
4734 }
4735
4736 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4737 /*
4738  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4739  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4740  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4741  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4742  * bytes.
4743  */
4744 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4745 {
4746         unsigned long usemapsize;
4747
4748         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4749         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4750         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4751         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4752         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4753
4754         return usemapsize / 8;
4755 }
4756
4757 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4758                                 struct zone *zone,
4759                                 unsigned long zone_start_pfn,
4760                                 unsigned long zonesize)
4761 {
4762         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4763         zone->pageblock_flags = NULL;
4764         if (usemapsize)
4765                 zone->pageblock_flags =
4766                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4767                                                          pgdat->node_id);
4768 }
4769 #else
4770 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4771                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4772 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4773
4774 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4775
4776 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4777 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4778 {
4779         unsigned int order;
4780
4781         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4782         if (pageblock_order)
4783                 return;
4784
4785         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4786                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4787         else
4788                 order = MAX_ORDER - 1;
4789
4790         /*
4791          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4792          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4793          * powerpc.
4794          */
4795         pageblock_order = order;
4796 }
4797 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4798
4799 /*
4800  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4801  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4802  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4803  * the kernel config
4804  */
4805 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4806 {
4807 }
4808
4809 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4810
4811 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4812                                                    unsigned long present_pages)
4813 {
4814         unsigned long pages = spanned_pages;
4815
4816         /*
4817          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4818          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4819          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4820          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4821          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4822          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4823          */
4824         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4825             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4826                 pages = present_pages;
4827
4828         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4829 }
4830
4831 /*
4832  * Set up the zone data structures:
4833  *   - mark all pages reserved
4834  *   - mark all memory queues empty
4835  *   - clear the memory bitmaps
4836  *
4837  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4838  */
4839 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4840                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4841                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4842 {
4843         enum zone_type j;
4844         int nid = pgdat->node_id;
4845         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4846         int ret;
4847
4848         pgdat_resize_init(pgdat);
4849 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4850         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4851         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4852         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4853 #endif
4854         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4855         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4856         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4857
4858         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4859                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4860                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4861
4862                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4863                                                   node_end_pfn, zones_size);
4864                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4865                                                                 node_start_pfn,
4866                                                                 node_end_pfn,
4867                                                                 zholes_size);
4868
4869                 /*
4870                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4871                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4872                  * and per-cpu initialisations
4873                  */
4874                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4875                 if (freesize >= memmap_pages) {
4876                         freesize -= memmap_pages;
4877                         if (memmap_pages)
4878                                 printk(KERN_DEBUG
4879                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4880                                        zone_names[j], memmap_pages);
4881                 } else
4882                         printk(KERN_WARNING
4883                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4884                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4885
4886                 /* Account for reserved pages */
4887                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4888                         freesize -= dma_reserve;
4889                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4890                                         zone_names[0], dma_reserve);
4891                 }
4892
4893                 if (!is_highmem_idx(j))
4894                         nr_kernel_pages += freesize;
4895                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4896                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4897                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4898                 nr_all_pages += freesize;
4899
4900                 zone->spanned_pages = size;
4901                 zone->present_pages = realsize;
4902                 /*
4903                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4904                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4905                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4906                  */
4907                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4908 #ifdef CONFIG_NUMA
4909                 zone->node = nid;
4910                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4911                                                 / 100;
4912                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4913 #endif
4914                 zone->name = zone_names[j];
4915                 spin_lock_init(&zone->lock);
4916                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4917                 zone_seqlock_init(zone);
4918                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4919                 zone_pcp_init(zone);
4920
4921                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4922                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4923
4924                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4925                 if (!size)
4926                         continue;
4927
4928                 set_pageblock_order();
4929                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4930                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4931                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4932                 BUG_ON(ret);
4933                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4934                 zone_start_pfn += size;
4935         }
4936 }
4937
4938 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4939 {
4940         /* Skip empty nodes */
4941         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4942                 return;
4943
4944 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4945         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4946         if (!pgdat->node_mem_map) {
4947                 unsigned long size, start, end;
4948                 struct page *map;
4949
4950                 /*
4951                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4952                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4953                  * for the buddy allocator to function correctly.
4954                  */
4955                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4956                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4957                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4958                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4959                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4960                 if (!map)
4961                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4962                                                                pgdat->node_id);
4963                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4964         }
4965 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4966         /*
4967          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4968          */
4969         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4970                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4971 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4972                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4973                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4974 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4975         }
4976 #endif
4977 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4978 }
4979
4980 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4981                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4982 {
4983         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4984         unsigned long start_pfn = 0;
4985         unsigned long end_pfn = 0;
4986
4987         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4988         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4989
4990         pgdat->node_id = nid;
4991         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4992 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4993         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4994         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
4995                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4996 #endif
4997         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4998                                   zones_size, zholes_size);
4999
5000         alloc_node_mem_map(pgdat);
5001 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5002         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5003                 nid, (unsigned long)pgdat,
5004                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5005 #endif
5006
5007         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5008                             zones_size, zholes_size);
5009 }
5010
5011 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5012
5013 #if MAX_NUMNODES > 1
5014 /*
5015  * Figure out the number of possible node ids.
5016  */
5017 void __init setup_nr_node_ids(void)
5018 {
5019         unsigned int node;
5020         unsigned int highest = 0;
5021
5022         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5023                 highest = node;
5024         nr_node_ids = highest + 1;
5025 }
5026 #endif
5027
5028 /**
5029  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5030  *
5031  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5032  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5033  * all the nodes.
5034  *
5035  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5036  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5037  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5038  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5039  *
5040  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5041  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5042  * populated node map.
5043  *
5044  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5045  * requirement (single node).
5046  */
5047 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5048 {
5049         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5050         unsigned long start, end, mask;
5051         int last_nid = -1;
5052         int i, nid;
5053
5054         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5055                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5056                         last_nid = nid;
5057                         last_end = end;
5058                         continue;
5059                 }
5060
5061                 /*
5062                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5063                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5064                  * too coarse to separate the current node from the last.
5065                  */
5066                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5067                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5068                         mask <<= 1;
5069
5070                 /* accumulate all internode masks */
5071                 accl_mask |= mask;
5072         }
5073
5074         /* convert mask to number of pages */
5075         return ~accl_mask + 1;
5076 }
5077
5078 /* Find the lowest pfn for a node */
5079 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5080 {
5081         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5082         unsigned long start_pfn;
5083         int i;
5084
5085         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5086                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5087
5088         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5089                 printk(KERN_WARNING
5090                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5091                 return 0;
5092         }
5093
5094         return min_pfn;
5095 }
5096
5097 /**
5098  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5099  *
5100  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5101  * memblock_set_node().
5102  */
5103 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5104 {
5105         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5106 }
5107
5108 /*
5109  * early_calculate_totalpages()
5110  * Sum pages in active regions for movable zone.
5111  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5112  */
5113 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5114 {
5115         unsigned long totalpages = 0;
5116         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5117         int i, nid;
5118
5119         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5120                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5121
5122                 totalpages += pages;
5123                 if (pages)
5124                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5125         }
5126         return totalpages;
5127 }
5128
5129 /*
5130  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5131  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5132  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5133  * others
5134  */
5135 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5136 {
5137         int i, nid;
5138         unsigned long usable_startpfn;
5139         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5140         /* save the state before borrow the nodemask */
5141         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5142         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5143         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5144         struct memblock_region *r;
5145
5146         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5147         find_usable_zone_for_movable();
5148
5149         /*
5150          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5151          * options.
5152          */
5153         if (movable_node_is_enabled()) {
5154                 for_each_memblock(memory, r) {
5155                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5156                                 continue;
5157
5158                         nid = r->nid;
5159
5160                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5161                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5162                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5163                                 usable_startpfn;
5164                 }
5165
5166                 goto out2;
5167         }
5168
5169         /*
5170          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5171          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5172          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5173          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5174          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5175          * what movablecore would have allowed.
5176          */
5177         if (required_movablecore) {
5178                 unsigned long corepages;
5179
5180                 /*
5181                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5182                  * was requested by the user
5183                  */
5184                 required_movablecore =
5185                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5186                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5187
5188                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5189         }
5190
5191         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5192         if (!required_kernelcore)
5193                 goto out;
5194
5195         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5196         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5197
5198 restart:
5199         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5200         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5201         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5202                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5203
5204                 /*
5205                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5206                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5207                  * amount of memory for the kernel
5208                  */
5209                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5210                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5211
5212                 /*
5213                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5214                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5215                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5216                  */
5217                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5218
5219                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5220                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5221                         unsigned long size_pages;
5222
5223                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5224                         if (start_pfn >= end_pfn)
5225                                 continue;
5226
5227                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5228                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5229                                 unsigned long kernel_pages;
5230                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5231                                                                 - start_pfn;
5232
5233                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5234                                                         kernelcore_remaining);
5235                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5236                                                         required_kernelcore);
5237
5238                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5239                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5240
5241                                         /*
5242                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5243                                          * that if we have to rebalance
5244                                          * kernelcore across nodes, we will
5245                                          * not double account here
5246                                          */
5247                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5248                                         continue;
5249                                 }
5250                                 start_pfn = usable_startpfn;
5251                         }
5252
5253                         /*
5254                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5255                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5256                          * number of pages used as kernelcore
5257                          */
5258                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5259                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5260                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5261                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5262
5263                         /*
5264                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5265                          * break if the kernelcore for this node has been
5266                          * satisfied
5267                          */
5268                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5269                                                                 size_pages);
5270                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5271                         if (!kernelcore_remaining)
5272                                 break;
5273                 }
5274         }
5275
5276         /*
5277          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5278          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5279          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5280          * satisfied
5281          */
5282         usable_nodes--;
5283         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5284                 goto restart;
5285
5286 out2:
5287         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5288         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5289                 zone_movable_pfn[nid] =
5290                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5291
5292 out:
5293         /* restore the node_state */
5294         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5295 }
5296
5297 /* Any regular or high memory on that node ? */
5298 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5299 {
5300         enum zone_type zone_type;
5301
5302         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5303                 return;
5304
5305         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5306                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5307                 if (populated_zone(zone)) {
5308                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5309                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5310                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5311                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5312                         break;
5313                 }
5314         }
5315 }
5316
5317 /**
5318  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5319  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5320  *
5321  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5322  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5323  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5324  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5325  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5326  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5327  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5328  * at arch_max_dma_pfn.
5329  */
5330 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5331 {
5332         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5333         int i, nid;
5334
5335         /* Record where the zone boundaries are */
5336         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5337                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5338         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5339                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5340         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5341         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5342         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5343                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5344                         continue;
5345                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5346                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5347                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5348                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5349         }
5350         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5351         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5352
5353         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5354         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5355         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5356
5357         /* Print out the zone ranges */
5358         pr_info("Zone ranges:\n");
5359         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5360                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5361                         continue;
5362                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5363                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5364                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5365                         pr_cont("empty\n");
5366                 else
5367                         pr_cont("[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5368                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5369                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5370                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5371         }
5372
5373         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5374         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5375         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5376                 if (zone_movable_pfn[i])
5377                         pr_info("  Node %d: %#010lx\n", i,
5378                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5379         }
5380
5381         /* Print out the early node map */
5382         pr_info("Early memory node ranges\n");
5383         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5384                 pr_info("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5385                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5386
5387         /* Initialise every node */
5388         mminit_verify_pageflags_layout();
5389         setup_nr_node_ids();
5390         for_each_online_node(nid) {
5391                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5392                 free_area_init_node(nid, NULL,
5393                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5394
5395                 /* Any memory on that node */
5396                 if (pgdat->node_present_pages)
5397                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5398                 check_for_memory(pgdat, nid);
5399         }
5400 }
5401
5402 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5403 {
5404         unsigned long long coremem;
5405         if (!p)
5406                 return -EINVAL;
5407
5408         coremem = memparse(p, &p);
5409         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5410
5411         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5412         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5413
5414         return 0;
5415 }
5416
5417 /*
5418  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5419  * cannot be reclaimed or migrated.
5420  */
5421 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5422 {
5423         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5424 }
5425
5426 /*
5427  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5428  * can be reclaimed or migrated.
5429  */
5430 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5431 {
5432         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5433 }
5434
5435 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5436 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5437
5438 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5439
5440 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5441 {
5442         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5443         page_zone(page)->managed_pages += count;
5444         totalram_pages += count;
5445 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5446         if (PageHighMem(page))
5447                 totalhigh_pages += count;
5448 #endif
5449         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5450 }
5451 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5452
5453 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5454 {
5455         void *pos;
5456         unsigned long pages = 0;
5457
5458         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5459         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5460         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5461                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5462                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5463                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5464         }
5465
5466         if (pages && s)
5467                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5468                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5469
5470         return pages;
5471 }
5472 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5473
5474 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5475 void free_highmem_page(struct page *page)
5476 {
5477         __free_reserved_page(page);
5478         totalram_pages++;
5479         page_zone(page)->managed_pages++;
5480         totalhigh_pages++;
5481 }
5482 #endif
5483
5484
5485 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5486 {
5487         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5488         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5489
5490         physpages = get_num_physpages();
5491         codesize = _etext - _stext;
5492         datasize = _edata - _sdata;
5493         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5494         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5495         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5496         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5497
5498         /*
5499          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5500          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5501          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5502          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5503          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5504          */
5505 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5506         do { \
5507                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5508                         size -= adj; \
5509         } while (0)
5510
5511         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5512                      _sinittext, init_code_size);
5513         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5514         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5515         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5516         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5517
5518 #undef  adj_init_size
5519
5520         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5521                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5522                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5523 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5524                ", %luK highmem"
5525 #endif
5526                "%s%s)\n",
5527                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5528                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5529                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5530                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5531 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5532                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5533 #endif
5534                str ? ", " : "", str ? str : "");
5535 }
5536
5537 /**
5538  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5539  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5540  *
5541  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5542  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5543  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5544  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5545  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5546  * smaller per-cpu batchsize.
5547  */
5548 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5549 {
5550         dma_reserve = new_dma_reserve;
5551 }
5552
5553 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5554 {
5555         free_area_init_node(0, zones_size,
5556                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5557 }
5558
5559 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5560                                  unsigned long action, void *hcpu)
5561 {
5562         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5563
5564         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5565                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5566                 drain_pages(cpu);
5567
5568                 /*
5569                  * Spill the event counters of the dead processor
5570                  * into the current processors event counters.
5571                  * This artificially elevates the count of the current
5572                  * processor.
5573                  */
5574                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5575
5576                 /*
5577                  * Zero the differential counters of the dead processor
5578                  * so that the vm statistics are consistent.
5579                  *
5580                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5581                  * race with what we are doing.
5582                  */
5583                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5584         }
5585         return NOTIFY_OK;
5586 }
5587
5588 void __init page_alloc_init(void)
5589 {
5590         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5591 }
5592
5593 /*
5594  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5595  *      or min_free_kbytes changes.
5596  */
5597 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5598 {
5599         struct pglist_data *pgdat;
5600         unsigned long reserve_pages = 0;
5601         enum zone_type i, j;
5602
5603         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5604                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5605                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5606                         long max = 0;
5607
5608                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5609                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5610                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5611                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5612                         }
5613
5614                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5615                         max += high_wmark_pages(zone);
5616
5617                         if (max > zone->managed_pages)
5618                                 max = zone->managed_pages;
5619                         reserve_pages += max;
5620                         /*
5621                          * Lowmem reserves are not available to
5622                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5623                          * kswapd tries to balance zones to their high
5624                          * watermark.  As a result, neither should be
5625                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5626                          * situation where reclaim has to clean pages
5627                          * in order to balance the zones.
5628                          */
5629                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5630                 }
5631         }
5632         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5633         totalreserve_pages = reserve_pages;
5634 }
5635
5636 /*
5637  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5638  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5639  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5640  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5641  */
5642 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5643 {
5644         struct pglist_data *pgdat;
5645         enum zone_type j, idx;
5646
5647         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5648                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5649                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5650                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5651
5652                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5653
5654                         idx = j;
5655                         while (idx) {
5656                                 struct zone *lower_zone;
5657
5658                                 idx--;
5659
5660                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5661                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5662
5663                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5664                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5665                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5666                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5667                         }
5668                 }
5669         }
5670
5671         /* update totalreserve_pages */
5672         calculate_totalreserve_pages();
5673 }
5674
5675 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5676 {
5677         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5678         unsigned long lowmem_pages = 0;
5679         struct zone *zone;
5680         unsigned long flags;
5681
5682         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5683         for_each_zone(zone) {
5684                 if (!is_highmem(zone))
5685                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5686         }
5687
5688         for_each_zone(zone) {
5689                 u64 tmp;
5690
5691                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5692                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5693                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5694                 if (is_highmem(zone)) {
5695                         /*
5696                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5697                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5698                          * value here.
5699                          *
5700                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5701                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5702                          * not be capped for highmem.
5703                          */
5704                         unsigned long min_pages;
5705
5706                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5707                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5708                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5709                 } else {
5710                         /*
5711                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5712                          * proportionate to the zone's size.
5713                          */
5714                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5715                 }
5716
5717                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5718                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5719
5720                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5721                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5722                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5723
5724                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5725                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5726         }
5727
5728         /* update totalreserve_pages */
5729         calculate_totalreserve_pages();
5730 }
5731
5732 /**
5733  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5734  * or when memory is hot-{added|removed}
5735  *
5736  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5737  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5738  */
5739 void setup_per_zone_wmarks(void)
5740 {
5741         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5742         __setup_per_zone_wmarks();
5743         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5744 }
5745
5746 /*
5747  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5748  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5749  * to be referenced again before it is swapped out.
5750  *
5751  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5752  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5753  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5754  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5755  *
5756  * total     target    max
5757  * memory    ratio     inactive anon
5758  * -------------------------------------
5759  *   10MB       1         5MB
5760  *  100MB       1        50MB
5761  *    1GB       3       250MB
5762  *   10GB      10       0.9GB
5763  *  100GB      31         3GB
5764  *    1TB     101        10GB
5765  *   10TB     320        32GB
5766  */
5767 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5768 {
5769         unsigned int gb, ratio;
5770
5771         /* Zone size in gigabytes */
5772         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5773         if (gb)
5774                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5775         else
5776                 ratio = 1;
5777
5778         zone->inactive_ratio = ratio;
5779 }
5780
5781 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5782 {
5783         struct zone *zone;
5784
5785         for_each_zone(zone)
5786                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5787 }
5788
5789 /*
5790  * Initialise min_free_kbytes.
5791  *
5792  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5793  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5794  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5795  *
5796  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5797  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5798  *
5799  * which yields
5800  *
5801  * 16MB:        512k
5802  * 32MB:        724k
5803  * 64MB:        1024k
5804  * 128MB:       1448k
5805  * 256MB:       2048k
5806  * 512MB:       2896k
5807  * 1024MB:      4096k
5808  * 2048MB:      5792k
5809  * 4096MB:      8192k
5810  * 8192MB:      11584k
5811  * 16384MB:     16384k
5812  */
5813 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5814 {
5815         unsigned long lowmem_kbytes;
5816         int new_min_free_kbytes;
5817
5818         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5819         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5820
5821         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5822                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5823                 if (min_free_kbytes < 128)
5824                         min_free_kbytes = 128;
5825                 if (min_free_kbytes > 65536)
5826                         min_free_kbytes = 65536;
5827         } else {
5828                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5829                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5830         }
5831         setup_per_zone_wmarks();
5832         refresh_zone_stat_thresholds();
5833         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5834         setup_per_zone_inactive_ratio();
5835         return 0;
5836 }
5837 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5838
5839 /*
5840  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5841  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5842  *      changes.
5843  */
5844 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5845         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5846 {
5847         int rc;
5848
5849         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5850         if (rc)
5851                 return rc;
5852
5853         if (write) {
5854                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5855                 setup_per_zone_wmarks();
5856         }
5857         return 0;
5858 }
5859
5860 #ifdef CONFIG_NUMA
5861 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5862         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5863 {
5864         struct zone *zone;
5865         int rc;
5866
5867         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5868         if (rc)
5869                 return rc;
5870
5871         for_each_zone(zone)
5872                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5873                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5874         return 0;
5875 }
5876
5877 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5878         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5879 {
5880         struct zone *zone;
5881         int rc;
5882
5883         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5884         if (rc)
5885                 return rc;
5886
5887         for_each_zone(zone)
5888                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5889                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5890         return 0;
5891 }
5892 #endif
5893
5894 /*
5895  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5896  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5897  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5898  *
5899  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5900  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5901  * if in function of the boot time zone sizes.
5902  */
5903 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5904         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5905 {
5906         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5907         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5908         return 0;
5909 }
5910
5911 /*
5912  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5913  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5914  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5915  */
5916 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5917         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5918 {
5919         struct zone *zone;
5920         int old_percpu_pagelist_fraction;
5921         int ret;
5922
5923         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5924         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5925
5926         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5927         if (!write || ret < 0)
5928                 goto out;
5929
5930         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5931         if (percpu_pagelist_fraction &&
5932             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5933                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5934                 ret = -EINVAL;
5935                 goto out;
5936         }
5937
5938         /* No change? */
5939         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5940                 goto out;
5941
5942         for_each_populated_zone(zone) {
5943                 unsigned int cpu;
5944
5945                 for_each_possible_cpu(cpu)
5946                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5947                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5948         }
5949 out:
5950         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5951         return ret;
5952 }
5953
5954 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5955
5956 #ifdef CONFIG_NUMA
5957 static int __init set_hashdist(char *str)
5958 {
5959         if (!str)
5960                 return 0;
5961         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5962         return 1;
5963 }
5964 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5965 #endif
5966
5967 /*
5968  * allocate a large system hash table from bootmem
5969  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5970  *   quantity of entries
5971  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5972  */
5973 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5974                                      unsigned long bucketsize,
5975                                      unsigned long numentries,
5976                                      int scale,
5977                                      int flags,
5978                                      unsigned int *_hash_shift,
5979                                      unsigned int *_hash_mask,
5980                                      unsigned long low_limit,
5981                                      unsigned long high_limit)
5982 {
5983         unsigned long long max = high_limit;
5984         unsigned long log2qty, size;
5985         void *table = NULL;
5986
5987         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5988         if (!numentries) {
5989                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5990                 numentries = nr_kernel_pages;
5991
5992                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5993                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5994                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5995
5996                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5997                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5998                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5999                 else
6000                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6001
6002                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6003                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6004                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6005                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6006                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6007                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6008                                 BUG_ON(!numentries);
6009                         }
6010                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6011                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6012         }
6013         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6014
6015         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6016         if (max == 0) {
6017                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6018                 do_div(max, bucketsize);
6019         }
6020         max = min(max, 0x80000000ULL);
6021
6022         if (numentries < low_limit)
6023                 numentries = low_limit;
6024         if (numentries > max)
6025                 numentries = max;
6026
6027         log2qty = ilog2(numentries);
6028
6029         do {
6030                 size = bucketsize << log2qty;
6031                 if (flags & HASH_EARLY)
6032                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6033                 else if (hashdist)
6034                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6035                 else {
6036                         /*
6037                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6038                          * some pages at the end of hash table which
6039                          * alloc_pages_exact() automatically does
6040                          */
6041                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6042                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6043                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6044                         }
6045                 }
6046         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6047
6048         if (!table)
6049                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6050
6051         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6052                tablename,
6053                (1UL << log2qty),
6054                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6055                size);
6056
6057         if (_hash_shift)
6058                 *_hash_shift = log2qty;
6059         if (_hash_mask)
6060                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6061
6062         return table;
6063 }
6064
6065 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6066 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6067                                                         unsigned long pfn)
6068 {
6069 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6070         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6071 #else
6072         return zone->pageblock_flags;
6073 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6074 }
6075
6076 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6077 {
6078 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6079         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6080         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6081 #else
6082         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6083         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6084 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6085 }
6086
6087 /**
6088  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6089  * @page: The page within the block of interest
6090  * @pfn: The target page frame number
6091  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6092  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6093  *
6094  * Return: pageblock_bits flags
6095  */
6096 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6097                                         unsigned long end_bitidx,
6098                                         unsigned long mask)
6099 {
6100         struct zone *zone;
6101         unsigned long *bitmap;
6102         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6103         unsigned long word;
6104
6105         zone = page_zone(page);
6106         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6107         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6108         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6109         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6110
6111         word = bitmap[word_bitidx];
6112         bitidx += end_bitidx;
6113         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6114 }
6115
6116 /**
6117  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6118  * @page: The page within the block of interest
6119  * @flags: The flags to set
6120  * @pfn: The target page frame number
6121  * @end_bitidx: The last bit of interest
6122  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6123  */
6124 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6125                                         unsigned long pfn,
6126                                         unsigned long end_bitidx,
6127                                         unsigned long mask)
6128 {
6129         struct zone *zone;
6130         unsigned long *bitmap;
6131         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6132         unsigned long old_word, word;
6133
6134         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6135
6136         zone = page_zone(page);
6137         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6138         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6139         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6140         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6141
6142         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6143
6144         bitidx += end_bitidx;
6145         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6146         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6147
6148         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6149         for (;;) {
6150                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6151                 if (word == old_word)
6152                         break;
6153                 word = old_word;
6154         }
6155 }
6156
6157 /*
6158  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6159  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6160  *
6161  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6162  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6163  * expect this function should be exact.
6164  */
6165 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6166                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6167 {
6168         unsigned long pfn, iter, found;
6169         int mt;
6170
6171         /*
6172          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6173          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6174          */
6175         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6176                 return false;
6177         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6178         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6179                 return false;
6180
6181         pfn = page_to_pfn(page);
6182         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6183                 unsigned long check = pfn + iter;
6184
6185                 if (!pfn_valid_within(check))
6186                         continue;
6187
6188                 page = pfn_to_page(check);
6189
6190                 /*
6191                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6192                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6193                  * handle each tail page individually in migration.
6194                  */
6195                 if (PageHuge(page)) {
6196                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6197                         continue;
6198                 }
6199
6200                 /*
6201                  * We can't use page_count without pin a page
6202                  * because another CPU can free compound page.
6203                  * This check already skips compound tails of THP
6204                  * because their page->_count is zero at all time.
6205                  */
6206                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6207                         if (PageBuddy(page))
6208                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6209                         continue;
6210                 }
6211
6212                 /*
6213                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6214                  * page_count() is not 0.
6215                  */
6216                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6217                         continue;
6218
6219                 if (!PageLRU(page))
6220                         found++;
6221                 /*
6222                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6223                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6224                  * and it still to be fixed.
6225                  */
6226                 /*
6227                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6228                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6229                  *
6230                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6231                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6232                  * page at boot.
6233                  */
6234                 if (found > count)
6235                         return true;
6236         }
6237         return false;
6238 }
6239
6240 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6241 {
6242         struct zone *zone;
6243         unsigned long pfn;
6244
6245         /*
6246          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6247          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6248          * the zone but still within the section.
6249          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6250          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6251          */
6252         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6253                 return false;
6254
6255         zone = page_zone(page);
6256         pfn = page_to_pfn(page);
6257         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6258                 return false;
6259
6260         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6261 }
6262
6263 #ifdef CONFIG_CMA
6264
6265 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6266 {
6267         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6268                              pageblock_nr_pages) - 1);
6269 }
6270
6271 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6272 {
6273         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6274                                 pageblock_nr_pages));
6275 }
6276
6277 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6278 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6279                                         unsigned long start, unsigned long end)
6280 {
6281         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6282         unsigned long nr_reclaimed;
6283         unsigned long pfn = start;
6284         unsigned int tries = 0;
6285         int ret = 0;
6286
6287         migrate_prep();
6288
6289         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6290                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6291                         ret = -EINTR;
6292                         break;
6293                 }
6294
6295                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6296                         cc->nr_migratepages = 0;
6297                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6298                         if (!pfn) {
6299                                 ret = -EINTR;
6300                                 break;
6301                         }
6302                         tries = 0;
6303                 } else if (++tries == 5) {
6304                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6305                         break;
6306                 }
6307
6308                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6309                                                         &cc->migratepages);
6310                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6311
6312                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6313                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6314         }
6315         if (ret < 0) {
6316                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6317                 return ret;
6318         }
6319         return 0;
6320 }
6321
6322 /**
6323  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6324  * @start:      start PFN to allocate
6325  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6326  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6327  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6328  *                      in range must have the same migratetype and it must
6329  *                      be either of the two.
6330  *
6331  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6332  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6333  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6334  * pages fall in.
6335  *
6336  * The PFN range must belong to a single zone.
6337  *
6338  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6339  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6340  * need to be freed with free_contig_range().
6341  */
6342 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6343                        unsigned migratetype)
6344 {
6345         unsigned long outer_start, outer_end;
6346         int ret = 0, order;
6347
6348         struct compact_control cc = {
6349                 .nr_migratepages = 0,
6350                 .order = -1,
6351                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6352                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6353                 .ignore_skip_hint = true,
6354         };
6355         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6356
6357         /*
6358          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6359          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6360          * have different sizes, and due to the way page allocator
6361          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6362          * that page allocator won't try to merge buddies from
6363          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6364          * other migration type.
6365          *
6366          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6367          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6368          * we are interested in).  This will put all the pages in
6369          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6370          *
6371          * When this is done, we take the pages in range from page
6372          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6373          * page allocator will never consider using them.
6374          *
6375          * This lets us mark the pageblocks back as
6376          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6377          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6378          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6379          */
6380
6381         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6382                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6383                                        false);
6384         if (ret)
6385                 return ret;
6386
6387         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6388         if (ret)
6389                 goto done;
6390
6391         /*
6392          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6393          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6394          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6395          * What we are going to do is to allocate all pages from
6396          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6397          *
6398          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6399          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6400          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6401          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6402          * once this is done free the pages we are not interested in.
6403          *
6404          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6405          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6406          */
6407
6408         lru_add_drain_all();
6409         drain_all_pages(cc.zone);
6410
6411         order = 0;
6412         outer_start = start;
6413         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6414                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6415                         ret = -EBUSY;
6416                         goto done;
6417                 }
6418                 outer_start &= ~0UL << order;
6419         }
6420
6421         /* Make sure the range is really isolated. */
6422         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6423                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6424                         __func__, outer_start, end);
6425                 ret = -EBUSY;
6426                 goto done;
6427         }
6428
6429         /* Grab isolated pages from freelists. */
6430         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6431         if (!outer_end) {
6432                 ret = -EBUSY;
6433                 goto done;
6434         }
6435
6436         /* Free head and tail (if any) */
6437         if (start != outer_start)
6438                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6439         if (end != outer_end)
6440                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6441
6442 done:
6443         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6444                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6445         return ret;
6446 }
6447
6448 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6449 {
6450         unsigned int count = 0;
6451
6452         for (; nr_pages--; pfn++) {
6453                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6454
6455                 count += page_count(page) != 1;
6456                 __free_page(page);
6457         }
6458         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6459 }
6460 #endif
6461
6462 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6463 /*
6464  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6465  * page high values need to be recalulated.
6466  */
6467 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6468 {
6469         unsigned cpu;
6470         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6471         for_each_possible_cpu(cpu)
6472                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6473                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6474         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6475 }
6476 #endif
6477
6478 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6479 {
6480         unsigned long flags;
6481         int cpu;
6482         struct per_cpu_pageset *pset;
6483
6484         /* avoid races with drain_pages()  */
6485         local_irq_save(flags);
6486         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6487                 for_each_online_cpu(cpu) {
6488                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6489                         drain_zonestat(zone, pset);
6490                 }
6491                 free_percpu(zone->pageset);
6492                 zone->pageset = &boot_pageset;
6493         }
6494         local_irq_restore(flags);
6495 }
6496
6497 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6498 /*
6499  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6500  */
6501 void
6502 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6503 {
6504         struct page *page;
6505         struct zone *zone;
6506         unsigned int order, i;
6507         unsigned long pfn;
6508         unsigned long flags;
6509         /* find the first valid pfn */
6510         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6511                 if (pfn_valid(pfn))
6512                         break;
6513         if (pfn == end_pfn)
6514                 return;
6515         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6516         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6517         pfn = start_pfn;
6518         while (pfn < end_pfn) {
6519                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6520                         pfn++;
6521                         continue;
6522                 }
6523                 page = pfn_to_page(pfn);
6524                 /*
6525                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6526                  * page_count() is not 0.
6527                  */
6528                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6529                         pfn++;
6530                         SetPageReserved(page);
6531                         continue;
6532                 }
6533
6534                 BUG_ON(page_count(page));
6535                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6536                 order = page_order(page);
6537 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6538                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6539                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6540 #endif
6541                 list_del(&page->lru);
6542                 rmv_page_order(page);
6543                 zone->free_area[order].nr_free--;
6544                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6545                         SetPageReserved((page+i));
6546                 pfn += (1 << order);
6547         }
6548         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6549 }
6550 #endif
6551
6552 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6553 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6554 {
6555         struct zone *zone = page_zone(page);
6556         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6557         unsigned long flags;
6558         unsigned int order;
6559
6560         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6561         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6562                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6563
6564                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6565                         break;
6566         }
6567         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6568
6569         return order < MAX_ORDER;
6570 }
6571 #endif