edb0ce1e7cf3b12b885994c7b8cb74d9203f4a8f
[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 my 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 migration frees to the PCP lists but we want merging */
2363         drain_pages(get_cpu());
2364         put_cpu();
2365
2366         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2367                         order, zonelist, high_zoneidx,
2368                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2369                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2370
2371         if (page) {
2372                 struct zone *zone = page_zone(page);
2373
2374                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2375                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2376                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2377                 return page;
2378         }
2379
2380         /*
2381          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2382          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2383          */
2384         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2385
2386         cond_resched();
2387
2388         return NULL;
2389 }
2390 #else
2391 static inline struct page *
2392 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2393         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2394         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2395         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2396         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2397 {
2398         return NULL;
2399 }
2400 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2401
2402 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2403 static int
2404 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2405                   nodemask_t *nodemask)
2406 {
2407         struct reclaim_state reclaim_state;
2408         int progress;
2409
2410         cond_resched();
2411
2412         /* We now go into synchronous reclaim */
2413         cpuset_memory_pressure_bump();
2414         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2415         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2416         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2417         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2418
2419         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2420
2421         current->reclaim_state = NULL;
2422         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2423         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2424
2425         cond_resched();
2426
2427         return progress;
2428 }
2429
2430 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2431 static inline struct page *
2432 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2433         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2434         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2435         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2436 {
2437         struct page *page = NULL;
2438         bool drained = false;
2439
2440         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2441                                                nodemask);
2442         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2443                 return NULL;
2444
2445         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2446         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2447                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2448
2449 retry:
2450         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2451                                         zonelist, high_zoneidx,
2452                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2453                                         preferred_zone, classzone_idx,
2454                                         migratetype);
2455
2456         /*
2457          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2458          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2459          */
2460         if (!page && !drained) {
2461                 drain_all_pages(NULL);
2462                 drained = true;
2463                 goto retry;
2464         }
2465
2466         return page;
2467 }
2468
2469 /*
2470  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2471  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2472  */
2473 static inline struct page *
2474 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2475         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2476         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2477         int classzone_idx, int migratetype)
2478 {
2479         struct page *page;
2480
2481         do {
2482                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2483                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2484                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2485
2486                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2487                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2488         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2489
2490         return page;
2491 }
2492
2493 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2494                              struct zonelist *zonelist,
2495                              enum zone_type high_zoneidx,
2496                              struct zone *preferred_zone,
2497                              nodemask_t *nodemask)
2498 {
2499         struct zoneref *z;
2500         struct zone *zone;
2501
2502         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2503                                                 high_zoneidx, nodemask)
2504                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2505 }
2506
2507 static inline int
2508 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2509 {
2510         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2511         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2512
2513         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2514         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2515
2516         /*
2517          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2518          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2519          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2520          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2521          */
2522         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2523
2524         if (atomic) {
2525                 /*
2526                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2527                  * if it can't schedule.
2528                  */
2529                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2530                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2531                 /*
2532                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2533                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2534                  */
2535                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2536         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2537                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2538
2539         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2540                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2541                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2542                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2543                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2544                 else if (!in_interrupt() &&
2545                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2546                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2547                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2548         }
2549 #ifdef CONFIG_CMA
2550         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2551                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2552 #endif
2553         return alloc_flags;
2554 }
2555
2556 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2557 {
2558         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2559 }
2560
2561 static inline struct page *
2562 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2563         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2564         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2565         int classzone_idx, int migratetype)
2566 {
2567         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2568         struct page *page = NULL;
2569         int alloc_flags;
2570         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2571         unsigned long did_some_progress;
2572         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2573         bool deferred_compaction = false;
2574         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2575
2576         /*
2577          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2578          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2579          * be using allocators in order of preference for an area that is
2580          * too large.
2581          */
2582         if (order >= MAX_ORDER) {
2583                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2584                 return NULL;
2585         }
2586
2587         /*
2588          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2589          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2590          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2591          * using a larger set of nodes after it has established that the
2592          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2593          * over allocated.
2594          */
2595         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2596             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2597                 goto nopage;
2598
2599 restart:
2600         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2601                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2602                                 preferred_zone, nodemask);
2603
2604         /*
2605          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2606          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2607          * to how we want to proceed.
2608          */
2609         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2610
2611         /*
2612          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2613          * cpusets.
2614          */
2615         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2616                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2617                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2618                                 NULL, &preferred_zone);
2619                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2620         }
2621
2622 rebalance:
2623         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2624         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2625                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2626                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2627         if (page)
2628                 goto got_pg;
2629
2630         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2631         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2632                 /*
2633                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2634                  * the allocation is high priority and these type of
2635                  * allocations are system rather than user orientated
2636                  */
2637                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2638
2639                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2640                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2641                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2642                 if (page) {
2643                         goto got_pg;
2644                 }
2645         }
2646
2647         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2648         if (!wait) {
2649                 /*
2650                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2651                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2652                  * type of allocation to fail.
2653                  */
2654                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2655                 goto nopage;
2656         }
2657
2658         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2659         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2660                 goto nopage;
2661
2662         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2663         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2664                 goto nopage;
2665
2666         /*
2667          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2668          * attempts after direct reclaim are synchronous
2669          */
2670         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2671                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2672                                         preferred_zone,
2673                                         classzone_idx, migratetype,
2674                                         migration_mode, &contended_compaction,
2675                                         &deferred_compaction);
2676         if (page)
2677                 goto got_pg;
2678
2679         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2680         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2681                 /*
2682                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2683                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2684                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2685                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2686                  * instead of entering direct reclaim.
2687                  */
2688                 if (deferred_compaction)
2689                         goto nopage;
2690
2691                 /*
2692                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2693                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2694                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2695                  * so we fallback to base pages instead.
2696                  */
2697                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2698                         goto nopage;
2699
2700                 /*
2701                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2702                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2703                  * khugepaged trying to collapse.
2704                  */
2705                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2706                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2707                         goto nopage;
2708         }
2709
2710         /*
2711          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2712          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2713          * khugepaged trying to collapse.
2714          */
2715         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2716                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2717                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2718
2719         /* Try direct reclaim and then allocating */
2720         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2721                                         zonelist, high_zoneidx,
2722                                         nodemask,
2723                                         alloc_flags, preferred_zone,
2724                                         classzone_idx, migratetype,
2725                                         &did_some_progress);
2726         if (page)
2727                 goto got_pg;
2728
2729         /*
2730          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2731          * running out of options and have to consider going OOM
2732          */
2733         if (!did_some_progress) {
2734                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2735                         if (oom_killer_disabled)
2736                                 goto nopage;
2737                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2738                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2739                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2740                                 goto nopage;
2741                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2742                                         zonelist, high_zoneidx,
2743                                         nodemask, preferred_zone,
2744                                         classzone_idx, migratetype);
2745                         if (page)
2746                                 goto got_pg;
2747
2748                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2749                                 /*
2750                                  * The oom killer is not called for high-order
2751                                  * allocations that may fail, so if no progress
2752                                  * is being made, there are no other options and
2753                                  * retrying is unlikely to help.
2754                                  */
2755                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2756                                         goto nopage;
2757                                 /*
2758                                  * The oom killer is not called for lowmem
2759                                  * allocations to prevent needlessly killing
2760                                  * innocent tasks.
2761                                  */
2762                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2763                                         goto nopage;
2764                         }
2765
2766                         goto restart;
2767                 }
2768         }
2769
2770         /* Check if we should retry the allocation */
2771         pages_reclaimed += did_some_progress;
2772         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2773                                                 pages_reclaimed)) {
2774                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2775                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2776                 goto rebalance;
2777         } else {
2778                 /*
2779                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2780                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2781                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2782                  */
2783                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2784                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2785                                         preferred_zone,
2786                                         classzone_idx, migratetype,
2787                                         migration_mode, &contended_compaction,
2788                                         &deferred_compaction);
2789                 if (page)
2790                         goto got_pg;
2791         }
2792
2793 nopage:
2794         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2795         return page;
2796 got_pg:
2797         if (kmemcheck_enabled)
2798                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2799
2800         return page;
2801 }
2802
2803 /*
2804  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2805  */
2806 struct page *
2807 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2808                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2809 {
2810         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2811         struct zone *preferred_zone;
2812         struct zoneref *preferred_zoneref;
2813         struct page *page = NULL;
2814         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2815         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2816         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2817         int classzone_idx;
2818
2819         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2820
2821         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2822
2823         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2824
2825         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2826                 return NULL;
2827
2828         /*
2829          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2830          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2831          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2832          */
2833         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2834                 return NULL;
2835
2836         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2837                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2838
2839 retry_cpuset:
2840         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2841
2842         /* The preferred zone is used for statistics later */
2843         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2844                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2845                                 &preferred_zone);
2846         if (!preferred_zone)
2847                 goto out;
2848         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2849
2850         /* First allocation attempt */
2851         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2852                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2853                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2854         if (unlikely(!page)) {
2855                 /*
2856                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2857                  * can deadlock because I/O on the device might not
2858                  * complete.
2859                  */
2860                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2861                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2862                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2863                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2864         }
2865
2866         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2867
2868 out:
2869         /*
2870          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2871          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2872          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2873          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2874          */
2875         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2876                 goto retry_cpuset;
2877
2878         return page;
2879 }
2880 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2881
2882 /*
2883  * Common helper functions.
2884  */
2885 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2886 {
2887         struct page *page;
2888
2889         /*
2890          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2891          * a highmem page
2892          */
2893         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2894
2895         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2896         if (!page)
2897                 return 0;
2898         return (unsigned long) page_address(page);
2899 }
2900 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2901
2902 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2903 {
2904         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2905 }
2906 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2907
2908 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2909 {
2910         if (put_page_testzero(page)) {
2911                 if (order == 0)
2912                         free_hot_cold_page(page, false);
2913                 else
2914                         __free_pages_ok(page, order);
2915         }
2916 }
2917
2918 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2919
2920 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2921 {
2922         if (addr != 0) {
2923                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2924                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2925         }
2926 }
2927
2928 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2929
2930 /*
2931  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2932  * of the current memory cgroup.
2933  *
2934  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2935  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2936  */
2937 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2938 {
2939         struct page *page;
2940         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2941
2942         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2943                 return NULL;
2944         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2945         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2946         return page;
2947 }
2948
2949 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2950 {
2951         struct page *page;
2952         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2953
2954         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2955                 return NULL;
2956         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2957         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2958         return page;
2959 }
2960
2961 /*
2962  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2963  * alloc_kmem_pages.
2964  */
2965 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2966 {
2967         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2968         __free_pages(page, order);
2969 }
2970
2971 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2972 {
2973         if (addr != 0) {
2974                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2975                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2976         }
2977 }
2978
2979 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2980 {
2981         if (addr) {
2982                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2983                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2984
2985                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2986                 while (used < alloc_end) {
2987                         free_page(used);
2988                         used += PAGE_SIZE;
2989                 }
2990         }
2991         return (void *)addr;
2992 }
2993
2994 /**
2995  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2996  * @size: the number of bytes to allocate
2997  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2998  *
2999  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3000  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3001  * allocate memory in power-of-two pages.
3002  *
3003  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3004  *
3005  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3006  */
3007 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3008 {
3009         unsigned int order = get_order(size);
3010         unsigned long addr;
3011
3012         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3013         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3014 }
3015 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3016
3017 /**
3018  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3019  *                         pages on a node.
3020  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3021  * @size: the number of bytes to allocate
3022  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3023  *
3024  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3025  * back.
3026  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3027  * but is not exact.
3028  */
3029 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3030 {
3031         unsigned order = get_order(size);
3032         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3033         if (!p)
3034                 return NULL;
3035         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3036 }
3037
3038 /**
3039  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3040  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3041  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3042  *
3043  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3044  */
3045 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3046 {
3047         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3048         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3049
3050         while (addr < end) {
3051                 free_page(addr);
3052                 addr += PAGE_SIZE;
3053         }
3054 }
3055 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3056
3057 /**
3058  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3059  * @offset: The zone index of the highest zone
3060  *
3061  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3062  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3063  * zone, the number of pages is calculated as:
3064  *     managed_pages - high_pages
3065  */
3066 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3067 {
3068         struct zoneref *z;
3069         struct zone *zone;
3070
3071         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3072         unsigned long sum = 0;
3073
3074         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3075
3076         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3077                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3078                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3079                 if (size > high)
3080                         sum += size - high;
3081         }
3082
3083         return sum;
3084 }
3085
3086 /**
3087  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3088  *
3089  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3090  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3091  */
3092 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3093 {
3094         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3095 }
3096 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3097
3098 /**
3099  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3100  *
3101  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3102  * high watermark within all zones.
3103  */
3104 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3105 {
3106         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3107 }
3108
3109 static inline void show_node(struct zone *zone)
3110 {
3111         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3112                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3113 }
3114
3115 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3116 {
3117         val->totalram = totalram_pages;
3118         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3119         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3120         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3121         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3122         val->freehigh = nr_free_highpages();
3123         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3124 }
3125
3126 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3127
3128 #ifdef CONFIG_NUMA
3129 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3130 {
3131         int zone_type;          /* needs to be signed */
3132         unsigned long managed_pages = 0;
3133         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3134
3135         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3136                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3137         val->totalram = managed_pages;
3138         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3139         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3140 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3141         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3142         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3143                         NR_FREE_PAGES);
3144 #else
3145         val->totalhigh = 0;
3146         val->freehigh = 0;
3147 #endif
3148         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3149 }
3150 #endif
3151
3152 /*
3153  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3154  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3155  */
3156 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3157 {
3158         bool ret = false;
3159         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3160
3161         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3162                 goto out;
3163
3164         do {
3165                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3166                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3167         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3168 out:
3169         return ret;
3170 }
3171
3172 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3173
3174 static void show_migration_types(unsigned char type)
3175 {
3176         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3177                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3178                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3179                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3180                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3181 #ifdef CONFIG_CMA
3182                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3183 #endif
3184 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3185                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3186 #endif
3187         };
3188         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3189         char *p = tmp;
3190         int i;
3191
3192         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3193                 if (type & (1 << i))
3194                         *p++ = types[i];
3195         }
3196
3197         *p = '\0';
3198         printk("(%s) ", tmp);
3199 }
3200
3201 /*
3202  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3203  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3204  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3205  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3206  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3207  */
3208 void show_free_areas(unsigned int filter)
3209 {
3210         int cpu;
3211         struct zone *zone;
3212
3213         for_each_populated_zone(zone) {
3214                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3215                         continue;
3216                 show_node(zone);
3217                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3218
3219                 for_each_online_cpu(cpu) {
3220                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3221
3222                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3223
3224                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3225                                cpu, pageset->pcp.high,
3226                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3227                 }
3228         }
3229
3230         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3231                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3232                 " unevictable:%lu"
3233                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3234                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3235                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3236                 " free_cma:%lu\n",
3237                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3238                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3239                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3240                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3241                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3242                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3243                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3244                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3245                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3246                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3247                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3248                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3249                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3250                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3251                 global_page_state(NR_SHMEM),
3252                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3253                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3254                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3255
3256         for_each_populated_zone(zone) {
3257                 int i;
3258
3259                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3260                         continue;
3261                 show_node(zone);
3262                 printk("%s"
3263                         " free:%lukB"
3264                         " min:%lukB"
3265                         " low:%lukB"
3266                         " high:%lukB"
3267                         " active_anon:%lukB"
3268                         " inactive_anon:%lukB"
3269                         " active_file:%lukB"
3270                         " inactive_file:%lukB"
3271                         " unevictable:%lukB"
3272                         " isolated(anon):%lukB"
3273                         " isolated(file):%lukB"
3274                         " present:%lukB"
3275                         " managed:%lukB"
3276                         " mlocked:%lukB"
3277                         " dirty:%lukB"
3278                         " writeback:%lukB"
3279                         " mapped:%lukB"
3280                         " shmem:%lukB"
3281                         " slab_reclaimable:%lukB"
3282                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3283                         " kernel_stack:%lukB"
3284                         " pagetables:%lukB"
3285                         " unstable:%lukB"
3286                         " bounce:%lukB"
3287                         " free_cma:%lukB"
3288                         " writeback_tmp:%lukB"
3289                         " pages_scanned:%lu"
3290                         " all_unreclaimable? %s"
3291                         "\n",
3292                         zone->name,
3293                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3294                         K(min_wmark_pages(zone)),
3295                         K(low_wmark_pages(zone)),
3296                         K(high_wmark_pages(zone)),
3297                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3298                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3299                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3300                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3301                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3302                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3303                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3304                         K(zone->present_pages),
3305                         K(zone->managed_pages),
3306                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3307                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3308                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3309                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3310                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3311                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3312                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3313                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3314                                 THREAD_SIZE / 1024,
3315                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3316                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3317                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3318                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3319                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3320                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3321                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3322                         );
3323                 printk("lowmem_reserve[]:");
3324                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3325                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3326                 printk("\n");
3327         }
3328
3329         for_each_populated_zone(zone) {
3330                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3331                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3332
3333                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3334                         continue;
3335                 show_node(zone);
3336                 printk("%s: ", zone->name);
3337
3338                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3339                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3340                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3341                         int type;
3342
3343                         nr[order] = area->nr_free;
3344                         total += nr[order] << order;
3345
3346                         types[order] = 0;
3347                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3348                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3349                                         types[order] |= 1 << type;
3350                         }
3351                 }
3352                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3353                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3354                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3355                         if (nr[order])
3356                                 show_migration_types(types[order]);
3357                 }
3358                 printk("= %lukB\n", K(total));
3359         }
3360
3361         hugetlb_show_meminfo();
3362
3363         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3364
3365         show_swap_cache_info();
3366 }
3367
3368 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3369 {
3370         zoneref->zone = zone;
3371         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3372 }
3373
3374 /*
3375  * Builds allocation fallback zone lists.
3376  *
3377  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3378  */
3379 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3380                                 int nr_zones)
3381 {
3382         struct zone *zone;
3383         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3384
3385         do {
3386                 zone_type--;
3387                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3388                 if (populated_zone(zone)) {
3389                         zoneref_set_zone(zone,
3390                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3391                         check_highest_zone(zone_type);
3392                 }
3393         } while (zone_type);
3394
3395         return nr_zones;
3396 }
3397
3398
3399 /*
3400  *  zonelist_order:
3401  *  0 = automatic detection of better ordering.
3402  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3403  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3404  *
3405  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3406  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3407  */
3408 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3409 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3410 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3411
3412 /* zonelist order in the kernel.
3413  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3414  */
3415 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3416 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3417
3418
3419 #ifdef CONFIG_NUMA
3420 /* The value user specified ....changed by config */
3421 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3422 /* string for sysctl */
3423 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3424 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3425
3426 /*
3427  * interface for configure zonelist ordering.
3428  * command line option "numa_zonelist_order"
3429  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3430  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3431  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3432  */
3433
3434 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3435 {
3436         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3437                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3438         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3439                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3440         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3441                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3442         } else {
3443                 printk(KERN_WARNING
3444                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3445                         "%s\n", s);
3446                 return -EINVAL;
3447         }
3448         return 0;
3449 }
3450
3451 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3452 {
3453         int ret;
3454
3455         if (!s)
3456                 return 0;
3457
3458         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3459         if (ret == 0)
3460                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3461
3462         return ret;
3463 }
3464 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3465
3466 /*
3467  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3468  */
3469 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3470                 void __user *buffer, size_t *length,
3471                 loff_t *ppos)
3472 {
3473         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3474         int ret;
3475         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3476
3477         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3478         if (write) {
3479                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3480                         ret = -EINVAL;
3481                         goto out;
3482                 }
3483                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3484         }
3485         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3486         if (ret)
3487                 goto out;
3488         if (write) {
3489                 int oldval = user_zonelist_order;
3490
3491                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3492                 if (ret) {
3493                         /*
3494                          * bogus value.  restore saved string
3495                          */
3496                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3497                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3498                         user_zonelist_order = oldval;
3499                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3500                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3501                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3502                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3503                 }
3504         }
3505 out:
3506         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3507         return ret;
3508 }
3509
3510
3511 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3512 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3513
3514 /**
3515  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3516  * @node: node whose fallback list we're appending
3517  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3518  *
3519  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3520  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3521  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3522  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3523  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3524  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3525  * on them otherwise.
3526  * It returns -1 if no node is found.
3527  */
3528 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3529 {
3530         int n, val;
3531         int min_val = INT_MAX;
3532         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3533         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3534
3535         /* Use the local node if we haven't already */
3536         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3537                 node_set(node, *used_node_mask);
3538                 return node;
3539         }
3540
3541         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3542
3543                 /* Don't want a node to appear more than once */
3544                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3545                         continue;
3546
3547                 /* Use the distance array to find the distance */
3548                 val = node_distance(node, n);
3549
3550                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3551                 val += (n < node);
3552
3553                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3554                 tmp = cpumask_of_node(n);
3555                 if (!cpumask_empty(tmp))
3556                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3557
3558                 /* Slight preference for less loaded node */
3559                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3560                 val += node_load[n];
3561
3562                 if (val < min_val) {
3563                         min_val = val;
3564                         best_node = n;
3565                 }
3566         }
3567
3568         if (best_node >= 0)
3569                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3570
3571         return best_node;
3572 }
3573
3574
3575 /*
3576  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3577  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3578  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3579  */
3580 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3581 {
3582         int j;
3583         struct zonelist *zonelist;
3584
3585         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3586         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3587                 ;
3588         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3589         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3590         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3591 }
3592
3593 /*
3594  * Build gfp_thisnode zonelists
3595  */
3596 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3597 {
3598         int j;
3599         struct zonelist *zonelist;
3600
3601         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3602         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3603         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3604         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3605 }
3606
3607 /*
3608  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3609  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3610  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3611  * may still exist in local DMA zone.
3612  */
3613 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3614
3615 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3616 {
3617         int pos, j, node;
3618         int zone_type;          /* needs to be signed */
3619         struct zone *z;
3620         struct zonelist *zonelist;
3621
3622         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3623         pos = 0;
3624         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3625                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3626                         node = node_order[j];
3627                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3628                         if (populated_zone(z)) {
3629                                 zoneref_set_zone(z,
3630                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3631                                 check_highest_zone(zone_type);
3632                         }
3633                 }
3634         }
3635         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3636         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3637 }
3638
3639 #if defined(CONFIG_64BIT)
3640 /*
3641  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3642  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3643  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3644  */
3645 static int default_zonelist_order(void)
3646 {
3647         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3648 }
3649 #else
3650 /*
3651  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3652  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3653  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3654  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3655  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3656  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3657  */
3658 static int default_zonelist_order(void)
3659 {
3660         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3661 }
3662 #endif /* CONFIG_64BIT */
3663
3664 static void set_zonelist_order(void)
3665 {
3666         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3667                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3668         else
3669                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3670 }
3671
3672 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3673 {
3674         int j, node, load;
3675         enum zone_type i;
3676         nodemask_t used_mask;
3677         int local_node, prev_node;
3678         struct zonelist *zonelist;
3679         int order = current_zonelist_order;
3680
3681         /* initialize zonelists */
3682         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3683                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3684                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3685                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3686         }
3687
3688         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3689         local_node = pgdat->node_id;
3690         load = nr_online_nodes;
3691         prev_node = local_node;
3692         nodes_clear(used_mask);
3693
3694         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3695         j = 0;
3696
3697         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3698                 /*
3699                  * We don't want to pressure a particular node.
3700                  * So adding penalty to the first node in same
3701                  * distance group to make it round-robin.
3702                  */
3703                 if (node_distance(local_node, node) !=
3704                     node_distance(local_node, prev_node))
3705                         node_load[node] = load;
3706
3707                 prev_node = node;
3708                 load--;
3709                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3710                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3711                 else
3712                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3713         }
3714
3715         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3716                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3717                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3718         }
3719
3720         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3721 }
3722
3723 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3724 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3725 {
3726         struct zonelist *zonelist;
3727         struct zonelist_cache *zlc;
3728         struct zoneref *z;
3729
3730         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3731         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3732         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3733         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3734                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3735 }
3736
3737 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3738 /*
3739  * Return node id of node used for "local" allocations.
3740  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3741  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3742  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3743  */
3744 int local_memory_node(int node)
3745 {
3746         struct zone *zone;
3747
3748         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3749                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3750                                    NULL,
3751                                    &zone);
3752         return zone->node;
3753 }
3754 #endif
3755
3756 #else   /* CONFIG_NUMA */
3757
3758 static void set_zonelist_order(void)
3759 {
3760         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3761 }
3762
3763 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3764 {
3765         int node, local_node;
3766         enum zone_type j;
3767         struct zonelist *zonelist;
3768
3769         local_node = pgdat->node_id;
3770
3771         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3772         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3773
3774         /*
3775          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3776          * of all the other nodes.
3777          * We don't want to pressure a particular node, so when
3778          * building the zones for node N, we make sure that the
3779          * zones coming right after the local ones are those from
3780          * node N+1 (modulo N)
3781          */
3782         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3783                 if (!node_online(node))
3784                         continue;
3785                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3786         }
3787         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3788                 if (!node_online(node))
3789                         continue;
3790                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3791         }
3792
3793         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3794         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3795 }
3796
3797 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3798 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3799 {
3800         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3801 }
3802
3803 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3804
3805 /*
3806  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3807  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3808  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3809  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3810  * with interrupts disabled.
3811  *
3812  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3813  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3814  * hotplugged processors.
3815  *
3816  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3817  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3818  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3819  */
3820 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3821 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3822 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3823
3824 /*
3825  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3826  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3827  */
3828 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3829
3830 /* return values int ....just for stop_machine() */
3831 static int __build_all_zonelists(void *data)
3832 {
3833         int nid;
3834         int cpu;
3835         pg_data_t *self = data;
3836
3837 #ifdef CONFIG_NUMA
3838         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3839 #endif
3840
3841         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3842                 build_zonelists(self);
3843                 build_zonelist_cache(self);
3844         }
3845
3846         for_each_online_node(nid) {
3847                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3848
3849                 build_zonelists(pgdat);
3850                 build_zonelist_cache(pgdat);
3851         }
3852
3853         /*
3854          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3855          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3856          * each zone will be allocated later when the per cpu
3857          * allocator is available.
3858          *
3859          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3860          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3861          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3862          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3863          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3864          * (a chicken-egg dilemma).
3865          */
3866         for_each_possible_cpu(cpu) {
3867                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3868
3869 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3870                 /*
3871                  * We now know the "local memory node" for each node--
3872                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3873                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3874                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3875                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3876                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3877                  */
3878                 if (cpu_online(cpu))
3879                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3880 #endif
3881         }
3882
3883         return 0;
3884 }
3885
3886 /*
3887  * Called with zonelists_mutex held always
3888  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3889  */
3890 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3891 {
3892         set_zonelist_order();
3893
3894         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3895                 __build_all_zonelists(NULL);
3896                 mminit_verify_zonelist();
3897                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3898         } else {
3899 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3900                 if (zone)
3901                         setup_zone_pageset(zone);
3902 #endif
3903                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3904                    of zonelist */
3905                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3906                 /* cpuset refresh routine should be here */
3907         }
3908         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3909         /*
3910          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3911          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3912          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3913          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3914          * disabled and enable it later
3915          */
3916         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3917                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3918         else
3919                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3920
3921         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3922                 "Total pages: %ld\n",
3923                         nr_online_nodes,
3924                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3925                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3926                         vm_total_pages);
3927 #ifdef CONFIG_NUMA
3928         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3929 #endif
3930 }
3931
3932 /*
3933  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3934  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3935  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3936  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3937  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3938  * conservative, even though it seems large.
3939  *
3940  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3941  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3942  */
3943 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3944
3945 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3946 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3947 {
3948         unsigned long size = 1;
3949
3950         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3951
3952         while (size < pages)
3953                 size <<= 1;
3954
3955         /*
3956          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3957          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3958          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3959          */
3960         size = min(size, 4096UL);
3961
3962         return max(size, 4UL);
3963 }
3964 #else
3965 /*
3966  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3967  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3968  *
3969  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3970  *
3971  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3972  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3973  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3974  *
3975  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3976  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3977  *
3978  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3979  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3980  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3981  */
3982 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3983 {
3984         return 4096UL;
3985 }
3986 #endif
3987
3988 /*
3989  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3990  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3991  * hash function before the remainder is taken.
3992  */
3993 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3994 {
3995         return ffz(~size);
3996 }
3997
3998 /*
3999  * Check if a pageblock contains reserved pages
4000  */
4001 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4002 {
4003         unsigned long pfn;
4004
4005         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4006                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4007                         return 1;
4008         }
4009         return 0;
4010 }
4011
4012 /*
4013  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4014  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4015  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4016  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4017  * blocks as reclaim kicks in
4018  */
4019 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4020 {
4021         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4022         struct page *page;
4023         unsigned long block_migratetype;
4024         int reserve;
4025         int old_reserve;
4026
4027         /*
4028          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4029          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4030          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4031          * the block.
4032          */
4033         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4034         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4035         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4036         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4037                                                         pageblock_order;
4038
4039         /*
4040          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4041          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4042          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4043          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4044          * future allocation of hugepages at runtime.
4045          */
4046         reserve = min(2, reserve);
4047         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4048
4049         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4050         if (reserve == old_reserve)
4051                 return;
4052         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4053
4054         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4055                 if (!pfn_valid(pfn))
4056                         continue;
4057                 page = pfn_to_page(pfn);
4058
4059                 /* Watch out for overlapping nodes */
4060                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4061                         continue;
4062
4063                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4064
4065                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4066                 if (reserve > 0) {
4067                         /*
4068                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4069                          * them.
4070                          */
4071                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4072                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4073                                 continue;
4074
4075                         /* If this block is reserved, account for it */
4076                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4077                                 reserve--;
4078                                 continue;
4079                         }
4080
4081                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4082                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4083                                 set_pageblock_migratetype(page,
4084                                                         MIGRATE_RESERVE);
4085                                 move_freepages_block(zone, page,
4086                                                         MIGRATE_RESERVE);
4087                                 reserve--;
4088                                 continue;
4089                         }
4090                 } else if (!old_reserve) {
4091                         /*
4092                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4093                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4094                          */
4095                         break;
4096                 }
4097
4098                 /*
4099                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4100                  * take it back
4101                  */
4102                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4103                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4104                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4105                 }
4106         }
4107 }
4108
4109 /*
4110  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4111  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4112  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4113  */
4114 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4115                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4116 {
4117         struct page *page;
4118         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4119         unsigned long pfn;
4120         struct zone *z;
4121
4122         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4123                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4124
4125         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4126         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4127                 /*
4128                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4129                  * handed to this function.  They do not
4130                  * exist on hotplugged memory.
4131                  */
4132                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4133                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4134                                 continue;
4135                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4136                                 continue;
4137                 }
4138                 page = pfn_to_page(pfn);
4139                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4140                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4141                 init_page_count(page);
4142                 page_mapcount_reset(page);
4143                 page_cpupid_reset_last(page);
4144                 SetPageReserved(page);
4145                 /*
4146                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4147                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4148                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4149                  * the address space during boot when many long-lived
4150                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4151                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4152                  * setup_zone_migrate_reserve()
4153                  *
4154                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4155                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4156                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4157                  * pfn out of zone.
4158                  */
4159                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4160                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4161                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4162                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4163
4164                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4165 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4166                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4167                 if (!is_highmem_idx(zone))
4168                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4169 #endif
4170         }
4171 }
4172
4173 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4174 {
4175         unsigned int order, t;
4176         for_each_migratetype_order(order, t) {
4177                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4178                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4179         }
4180 }
4181
4182 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4183 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4184         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4185 #endif
4186
4187 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4188 {
4189 #ifdef CONFIG_MMU
4190         int batch;
4191
4192         /*
4193          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4194          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4195          *
4196          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4197          */
4198         batch = zone->managed_pages / 1024;
4199         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4200                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4201         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4202         if (batch < 1)
4203                 batch = 1;
4204
4205         /*
4206          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4207          * of 2 value was found to be more likely to have
4208          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4209          *
4210          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4211          * batches of pages, one task can end up with a lot
4212          * of pages of one half of the possible page colors
4213          * and the other with pages of the other colors.
4214          */
4215         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4216
4217         return batch;
4218
4219 #else
4220         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4221          * conditions.
4222          *
4223          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4224          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4225          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4226          *
4227          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4228          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4229          * can be a significant delay between the individual batches being
4230          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4231          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4232          */
4233         return 0;
4234 #endif
4235 }
4236
4237 /*
4238  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4239  * ->batch must never be higher then ->high.
4240  * The following function updates them in a safe manner without read side
4241  * locking.
4242  *
4243  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4244  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4245  *
4246  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4247  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4248  * exist).
4249  */
4250 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4251                 unsigned long batch)
4252 {
4253        /* start with a fail safe value for batch */
4254         pcp->batch = 1;
4255         smp_wmb();
4256
4257        /* Update high, then batch, in order */
4258         pcp->high = high;
4259         smp_wmb();
4260
4261         pcp->batch = batch;
4262 }
4263
4264 /* a companion to pageset_set_high() */
4265 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4266 {
4267         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4268 }
4269
4270 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4271 {
4272         struct per_cpu_pages *pcp;
4273         int migratetype;
4274
4275         memset(p, 0, sizeof(*p));
4276
4277         pcp = &p->pcp;
4278         pcp->count = 0;
4279         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4280                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4281 }
4282
4283 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4284 {
4285         pageset_init(p);
4286         pageset_set_batch(p, batch);
4287 }
4288
4289 /*
4290  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4291  * to the value high for the pageset p.
4292  */
4293 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4294                                 unsigned long high)
4295 {
4296         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4297         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4298                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4299
4300         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4301 }
4302
4303 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4304                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4305 {
4306         if (percpu_pagelist_fraction)
4307                 pageset_set_high(pcp,
4308                         (zone->managed_pages /
4309                                 percpu_pagelist_fraction));
4310         else
4311                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4312 }
4313
4314 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4315 {
4316         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4317
4318         pageset_init(pcp);
4319         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4320 }
4321
4322 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4323 {
4324         int cpu;
4325         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4326         for_each_possible_cpu(cpu)
4327                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4328 }
4329
4330 /*
4331  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4332  * Before this call only boot pagesets were available.
4333  */
4334 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4335 {
4336         struct zone *zone;
4337
4338         for_each_populated_zone(zone)
4339                 setup_zone_pageset(zone);
4340 }
4341
4342 static noinline __init_refok
4343 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4344 {
4345         int i;
4346         size_t alloc_size;
4347
4348         /*
4349          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4350          * per zone.
4351          */
4352         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4353                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4354         zone->wait_table_bits =
4355                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4356         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4357                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4358
4359         if (!slab_is_available()) {
4360                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4361                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4362                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4363         } else {
4364                 /*
4365                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4366                  * via memory hot-add.
4367                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4368                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4369                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4370                  * node itself as well.
4371                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4372                  * necessary.
4373                  */
4374                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4375         }
4376         if (!zone->wait_table)
4377                 return -ENOMEM;
4378
4379         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4380                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4381
4382         return 0;
4383 }
4384
4385 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4386 {
4387         /*
4388          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4389          * relies on the ability of the linker to provide the
4390          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4391          */
4392         zone->pageset = &boot_pageset;
4393
4394         if (populated_zone(zone))
4395                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4396                         zone->name, zone->present_pages,
4397                                          zone_batchsize(zone));
4398 }
4399
4400 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4401                                         unsigned long zone_start_pfn,
4402                                         unsigned long size,
4403                                         enum memmap_context context)
4404 {
4405         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4406         int ret;
4407         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4408         if (ret)
4409                 return ret;
4410         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4411
4412         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4413
4414         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4415                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4416                         pgdat->node_id,
4417                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4418                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4419
4420         zone_init_free_lists(zone);
4421
4422         return 0;
4423 }
4424
4425 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4426 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4427 /*
4428  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4429  */
4430 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4431 {
4432         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4433         int nid;
4434         /*
4435          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4436          * when the kernel is running single-threaded.
4437          */
4438         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4439         static int __meminitdata last_nid;
4440
4441         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4442                 return last_nid;
4443
4444         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4445         if (nid != -1) {
4446                 last_start_pfn = start_pfn;
4447                 last_end_pfn = end_pfn;
4448                 last_nid = nid;
4449         }
4450
4451         return nid;
4452 }
4453 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4454
4455 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4456 {
4457         int nid;
4458
4459         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4460         if (nid >= 0)
4461                 return nid;
4462         /* just returns 0 */
4463         return 0;
4464 }
4465
4466 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4467 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4468 {
4469         int nid;
4470
4471         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4472         if (nid >= 0 && nid != node)
4473                 return false;
4474         return true;
4475 }
4476 #endif
4477
4478 /**
4479  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4480  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4481  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4482  *
4483  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4484  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4485  * memblock_free_early_nid() manually.
4486  */
4487 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4488 {
4489         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4490         int i, this_nid;
4491
4492         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4493                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4494                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4495
4496                 if (start_pfn < end_pfn)
4497                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4498                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4499                                         this_nid);
4500         }
4501 }
4502
4503 /**
4504  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4505  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4506  *
4507  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4508  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4509  */
4510 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4511 {
4512         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4513         int i, this_nid;
4514
4515         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4516                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4517 }
4518
4519 /**
4520  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4521  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4522  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4523  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4524  *
4525  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4526  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4527  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4528  * PFNs will be 0.
4529  */
4530 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4531                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4532 {
4533         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4534         int i;
4535
4536         *start_pfn = -1UL;
4537         *end_pfn = 0;
4538
4539         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4540                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4541                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4542         }
4543
4544         if (*start_pfn == -1UL)
4545                 *start_pfn = 0;
4546 }
4547
4548 /*
4549  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4550  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4551  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4552  */
4553 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4554 {
4555         int zone_index;
4556         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4557                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4558                         continue;
4559
4560                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4561                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4562                         break;
4563         }
4564
4565         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4566         movable_zone = zone_index;
4567 }
4568
4569 /*
4570  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4571  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4572  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4573  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4574  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4575  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4576  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4577  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4578  */
4579 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4580                                         unsigned long zone_type,
4581                                         unsigned long node_start_pfn,
4582                                         unsigned long node_end_pfn,
4583                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4584                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4585 {
4586         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4587         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4588                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4589                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4590                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4591                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4592                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4593
4594                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4595                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4596                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4597                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4598
4599                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4600                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4601                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4602         }
4603 }
4604
4605 /*
4606  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4607  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4608  */
4609 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4610                                         unsigned long zone_type,
4611                                         unsigned long node_start_pfn,
4612                                         unsigned long node_end_pfn,
4613                                         unsigned long *ignored)
4614 {
4615         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4616
4617         /* Get the start and end of the zone */
4618         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4619         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4620         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4621                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4622                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4623
4624         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4625         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4626                 return 0;
4627
4628         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4629         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4630         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4631
4632         /* Return the spanned pages */
4633         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4634 }
4635
4636 /*
4637  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4638  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4639  */
4640 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4641                                 unsigned long range_start_pfn,
4642                                 unsigned long range_end_pfn)
4643 {
4644         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4645         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4646         int i;
4647
4648         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4649                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4650                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4651                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4652         }
4653         return nr_absent;
4654 }
4655
4656 /**
4657  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4658  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4659  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4660  *
4661  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4662  */
4663 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4664                                                         unsigned long end_pfn)
4665 {
4666         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4667 }
4668
4669 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4670 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4671                                         unsigned long zone_type,
4672                                         unsigned long node_start_pfn,
4673                                         unsigned long node_end_pfn,
4674                                         unsigned long *ignored)
4675 {
4676         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4677         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4678         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4679
4680         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4681         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4682
4683         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4684                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4685                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4686         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4687 }
4688
4689 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4690 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4691                                         unsigned long zone_type,
4692                                         unsigned long node_start_pfn,
4693                                         unsigned long node_end_pfn,
4694                                         unsigned long *zones_size)
4695 {
4696         return zones_size[zone_type];
4697 }
4698
4699 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4700                                                 unsigned long zone_type,
4701                                                 unsigned long node_start_pfn,
4702                                                 unsigned long node_end_pfn,
4703                                                 unsigned long *zholes_size)
4704 {
4705         if (!zholes_size)
4706                 return 0;
4707
4708         return zholes_size[zone_type];
4709 }
4710
4711 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4712
4713 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4714                                                 unsigned long node_start_pfn,
4715                                                 unsigned long node_end_pfn,
4716                                                 unsigned long *zones_size,
4717                                                 unsigned long *zholes_size)
4718 {
4719         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4720         enum zone_type i;
4721
4722         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4723                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4724                                                          node_start_pfn,
4725                                                          node_end_pfn,
4726                                                          zones_size);
4727         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4728
4729         realtotalpages = totalpages;
4730         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4731                 realtotalpages -=
4732                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4733                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4734                                                   zholes_size);
4735         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4736         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4737                                                         realtotalpages);
4738 }
4739
4740 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4741 /*
4742  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4743  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4744  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4745  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4746  * bytes.
4747  */
4748 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4749 {
4750         unsigned long usemapsize;
4751
4752         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4753         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4754         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4755         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4756         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4757
4758         return usemapsize / 8;
4759 }
4760
4761 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4762                                 struct zone *zone,
4763                                 unsigned long zone_start_pfn,
4764                                 unsigned long zonesize)
4765 {
4766         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4767         zone->pageblock_flags = NULL;
4768         if (usemapsize)
4769                 zone->pageblock_flags =
4770                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4771                                                          pgdat->node_id);
4772 }
4773 #else
4774 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4775                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4776 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4777
4778 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4779
4780 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4781 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4782 {
4783         unsigned int order;
4784
4785         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4786         if (pageblock_order)
4787                 return;
4788
4789         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4790                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4791         else
4792                 order = MAX_ORDER - 1;
4793
4794         /*
4795          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4796          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4797          * powerpc.
4798          */
4799         pageblock_order = order;
4800 }
4801 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4802
4803 /*
4804  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4805  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4806  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4807  * the kernel config
4808  */
4809 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4810 {
4811 }
4812
4813 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4814
4815 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4816                                                    unsigned long present_pages)
4817 {
4818         unsigned long pages = spanned_pages;
4819
4820         /*
4821          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4822          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4823          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4824          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4825          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4826          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4827          */
4828         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4829             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4830                 pages = present_pages;
4831
4832         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4833 }
4834
4835 /*
4836  * Set up the zone data structures:
4837  *   - mark all pages reserved
4838  *   - mark all memory queues empty
4839  *   - clear the memory bitmaps
4840  *
4841  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4842  */
4843 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4844                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4845                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4846 {
4847         enum zone_type j;
4848         int nid = pgdat->node_id;
4849         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4850         int ret;
4851
4852         pgdat_resize_init(pgdat);
4853 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4854         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4855         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4856         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4857 #endif
4858         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4859         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4860         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4861
4862         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4863                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4864                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4865
4866                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4867                                                   node_end_pfn, zones_size);
4868                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4869                                                                 node_start_pfn,
4870                                                                 node_end_pfn,
4871                                                                 zholes_size);
4872
4873                 /*
4874                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4875                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4876                  * and per-cpu initialisations
4877                  */
4878                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4879                 if (freesize >= memmap_pages) {
4880                         freesize -= memmap_pages;
4881                         if (memmap_pages)
4882                                 printk(KERN_DEBUG
4883                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4884                                        zone_names[j], memmap_pages);
4885                 } else
4886                         printk(KERN_WARNING
4887                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4888                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4889
4890                 /* Account for reserved pages */
4891                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4892                         freesize -= dma_reserve;
4893                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4894                                         zone_names[0], dma_reserve);
4895                 }
4896
4897                 if (!is_highmem_idx(j))
4898                         nr_kernel_pages += freesize;
4899                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4900                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4901                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4902                 nr_all_pages += freesize;
4903
4904                 zone->spanned_pages = size;
4905                 zone->present_pages = realsize;
4906                 /*
4907                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4908                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4909                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4910                  */
4911                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4912 #ifdef CONFIG_NUMA
4913                 zone->node = nid;
4914                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4915                                                 / 100;
4916                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4917 #endif
4918                 zone->name = zone_names[j];
4919                 spin_lock_init(&zone->lock);
4920                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4921                 zone_seqlock_init(zone);
4922                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4923                 zone_pcp_init(zone);
4924
4925                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4926                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4927
4928                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4929                 if (!size)
4930                         continue;
4931
4932                 set_pageblock_order();
4933                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4934                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4935                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4936                 BUG_ON(ret);
4937                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4938                 zone_start_pfn += size;
4939         }
4940 }
4941
4942 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4943 {
4944         /* Skip empty nodes */
4945         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4946                 return;
4947
4948 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4949         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4950         if (!pgdat->node_mem_map) {
4951                 unsigned long size, start, end;
4952                 struct page *map;
4953
4954                 /*
4955                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4956                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4957                  * for the buddy allocator to function correctly.
4958                  */
4959                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4960                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4961                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4962                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4963                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4964                 if (!map)
4965                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4966                                                                pgdat->node_id);
4967                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4968         }
4969 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4970         /*
4971          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4972          */
4973         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4974                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4975 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4976                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4977                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4978 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4979         }
4980 #endif
4981 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4982 }
4983
4984 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4985                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4986 {
4987         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4988         unsigned long start_pfn = 0;
4989         unsigned long end_pfn = 0;
4990
4991         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4992         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4993
4994         pgdat->node_id = nid;
4995         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4996 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4997         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4998         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
4999                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5000 #endif
5001         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5002                                   zones_size, zholes_size);
5003
5004         alloc_node_mem_map(pgdat);
5005 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5006         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5007                 nid, (unsigned long)pgdat,
5008                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5009 #endif
5010
5011         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5012                             zones_size, zholes_size);
5013 }
5014
5015 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5016
5017 #if MAX_NUMNODES > 1
5018 /*
5019  * Figure out the number of possible node ids.
5020  */
5021 void __init setup_nr_node_ids(void)
5022 {
5023         unsigned int node;
5024         unsigned int highest = 0;
5025
5026         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5027                 highest = node;
5028         nr_node_ids = highest + 1;
5029 }
5030 #endif
5031
5032 /**
5033  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5034  *
5035  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5036  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5037  * all the nodes.
5038  *
5039  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5040  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5041  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5042  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5043  *
5044  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5045  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5046  * populated node map.
5047  *
5048  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5049  * requirement (single node).
5050  */
5051 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5052 {
5053         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5054         unsigned long start, end, mask;
5055         int last_nid = -1;
5056         int i, nid;
5057
5058         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5059                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5060                         last_nid = nid;
5061                         last_end = end;
5062                         continue;
5063                 }
5064
5065                 /*
5066                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5067                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5068                  * too coarse to separate the current node from the last.
5069                  */
5070                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5071                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5072                         mask <<= 1;
5073
5074                 /* accumulate all internode masks */
5075                 accl_mask |= mask;
5076         }
5077
5078         /* convert mask to number of pages */
5079         return ~accl_mask + 1;
5080 }
5081
5082 /* Find the lowest pfn for a node */
5083 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5084 {
5085         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5086         unsigned long start_pfn;
5087         int i;
5088
5089         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5090                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5091
5092         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5093                 printk(KERN_WARNING
5094                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5095                 return 0;
5096         }
5097
5098         return min_pfn;
5099 }
5100
5101 /**
5102  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5103  *
5104  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5105  * memblock_set_node().
5106  */
5107 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5108 {
5109         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5110 }
5111
5112 /*
5113  * early_calculate_totalpages()
5114  * Sum pages in active regions for movable zone.
5115  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5116  */
5117 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5118 {
5119         unsigned long totalpages = 0;
5120         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5121         int i, nid;
5122
5123         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5124                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5125
5126                 totalpages += pages;
5127                 if (pages)
5128                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5129         }
5130         return totalpages;
5131 }
5132
5133 /*
5134  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5135  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5136  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5137  * others
5138  */
5139 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5140 {
5141         int i, nid;
5142         unsigned long usable_startpfn;
5143         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5144         /* save the state before borrow the nodemask */
5145         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5146         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5147         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5148         struct memblock_region *r;
5149
5150         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5151         find_usable_zone_for_movable();
5152
5153         /*
5154          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5155          * options.
5156          */
5157         if (movable_node_is_enabled()) {
5158                 for_each_memblock(memory, r) {
5159                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5160                                 continue;
5161
5162                         nid = r->nid;
5163
5164                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5165                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5166                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5167                                 usable_startpfn;
5168                 }
5169
5170                 goto out2;
5171         }
5172
5173         /*
5174          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5175          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5176          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5177          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5178          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5179          * what movablecore would have allowed.
5180          */
5181         if (required_movablecore) {
5182                 unsigned long corepages;
5183
5184                 /*
5185                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5186                  * was requested by the user
5187                  */
5188                 required_movablecore =
5189                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5190                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5191
5192                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5193         }
5194
5195         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5196         if (!required_kernelcore)
5197                 goto out;
5198
5199         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5200         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5201
5202 restart:
5203         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5204         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5205         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5206                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5207
5208                 /*
5209                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5210                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5211                  * amount of memory for the kernel
5212                  */
5213                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5214                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5215
5216                 /*
5217                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5218                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5219                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5220                  */
5221                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5222
5223                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5224                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5225                         unsigned long size_pages;
5226
5227                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5228                         if (start_pfn >= end_pfn)
5229                                 continue;
5230
5231                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5232                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5233                                 unsigned long kernel_pages;
5234                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5235                                                                 - start_pfn;
5236
5237                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5238                                                         kernelcore_remaining);
5239                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5240                                                         required_kernelcore);
5241
5242                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5243                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5244
5245                                         /*
5246                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5247                                          * that if we have to rebalance
5248                                          * kernelcore across nodes, we will
5249                                          * not double account here
5250                                          */
5251                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5252                                         continue;
5253                                 }
5254                                 start_pfn = usable_startpfn;
5255                         }
5256
5257                         /*
5258                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5259                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5260                          * number of pages used as kernelcore
5261                          */
5262                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5263                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5264                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5265                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5266
5267                         /*
5268                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5269                          * break if the kernelcore for this node has been
5270                          * satisfied
5271                          */
5272                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5273                                                                 size_pages);
5274                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5275                         if (!kernelcore_remaining)
5276                                 break;
5277                 }
5278         }
5279
5280         /*
5281          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5282          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5283          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5284          * satisfied
5285          */
5286         usable_nodes--;
5287         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5288                 goto restart;
5289
5290 out2:
5291         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5292         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5293                 zone_movable_pfn[nid] =
5294                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5295
5296 out:
5297         /* restore the node_state */
5298         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5299 }
5300
5301 /* Any regular or high memory on that node ? */
5302 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5303 {
5304         enum zone_type zone_type;
5305
5306         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5307                 return;
5308
5309         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5310                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5311                 if (populated_zone(zone)) {
5312                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5313                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5314                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5315                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5316                         break;
5317                 }
5318         }
5319 }
5320
5321 /**
5322  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5323  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5324  *
5325  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5326  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5327  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5328  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5329  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5330  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5331  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5332  * at arch_max_dma_pfn.
5333  */
5334 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5335 {
5336         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5337         int i, nid;
5338
5339         /* Record where the zone boundaries are */
5340         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5341                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5342         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5343                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5344         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5345         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5346         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5347                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5348                         continue;
5349                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5350                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5351                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5352                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5353         }
5354         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5355         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5356
5357         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5358         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5359         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5360
5361         /* Print out the zone ranges */
5362         pr_info("Zone ranges:\n");
5363         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5364                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5365                         continue;
5366                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5367                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5368                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5369                         pr_cont("empty\n");
5370                 else
5371                         pr_cont("[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5372                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5373                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5374                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5375         }
5376
5377         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5378         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5379         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5380                 if (zone_movable_pfn[i])
5381                         pr_info("  Node %d: %#010lx\n", i,
5382                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5383         }
5384
5385         /* Print out the early node map */
5386         pr_info("Early memory node ranges\n");
5387         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5388                 pr_info("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5389                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5390
5391         /* Initialise every node */
5392         mminit_verify_pageflags_layout();
5393         setup_nr_node_ids();
5394         for_each_online_node(nid) {
5395                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5396                 free_area_init_node(nid, NULL,
5397                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5398
5399                 /* Any memory on that node */
5400                 if (pgdat->node_present_pages)
5401                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5402                 check_for_memory(pgdat, nid);
5403         }
5404 }
5405
5406 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5407 {
5408         unsigned long long coremem;
5409         if (!p)
5410                 return -EINVAL;
5411
5412         coremem = memparse(p, &p);
5413         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5414
5415         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5416         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5417
5418         return 0;
5419 }
5420
5421 /*
5422  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5423  * cannot be reclaimed or migrated.
5424  */
5425 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5426 {
5427         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5428 }
5429
5430 /*
5431  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5432  * can be reclaimed or migrated.
5433  */
5434 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5435 {
5436         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5437 }
5438
5439 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5440 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5441
5442 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5443
5444 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5445 {
5446         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5447         page_zone(page)->managed_pages += count;
5448         totalram_pages += count;
5449 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5450         if (PageHighMem(page))
5451                 totalhigh_pages += count;
5452 #endif
5453         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5454 }
5455 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5456
5457 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5458 {
5459         void *pos;
5460         unsigned long pages = 0;
5461
5462         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5463         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5464         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5465                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5466                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5467                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5468         }
5469
5470         if (pages && s)
5471                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5472                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5473
5474         return pages;
5475 }
5476 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5477
5478 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5479 void free_highmem_page(struct page *page)
5480 {
5481         __free_reserved_page(page);
5482         totalram_pages++;
5483         page_zone(page)->managed_pages++;
5484         totalhigh_pages++;
5485 }
5486 #endif
5487
5488
5489 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5490 {
5491         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5492         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5493
5494         physpages = get_num_physpages();
5495         codesize = _etext - _stext;
5496         datasize = _edata - _sdata;
5497         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5498         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5499         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5500         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5501
5502         /*
5503          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5504          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5505          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5506          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5507          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5508          */
5509 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5510         do { \
5511                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5512                         size -= adj; \
5513         } while (0)
5514
5515         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5516                      _sinittext, init_code_size);
5517         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5518         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5519         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5520         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5521
5522 #undef  adj_init_size
5523
5524         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5525                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5526                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5527 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5528                ", %luK highmem"
5529 #endif
5530                "%s%s)\n",
5531                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5532                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5533                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5534                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5535 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5536                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5537 #endif
5538                str ? ", " : "", str ? str : "");
5539 }
5540
5541 /**
5542  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5543  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5544  *
5545  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5546  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5547  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5548  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5549  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5550  * smaller per-cpu batchsize.
5551  */
5552 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5553 {
5554         dma_reserve = new_dma_reserve;
5555 }
5556
5557 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5558 {
5559         free_area_init_node(0, zones_size,
5560                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5561 }
5562
5563 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5564                                  unsigned long action, void *hcpu)
5565 {
5566         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5567
5568         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5569                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5570                 drain_pages(cpu);
5571
5572                 /*
5573                  * Spill the event counters of the dead processor
5574                  * into the current processors event counters.
5575                  * This artificially elevates the count of the current
5576                  * processor.
5577                  */
5578                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5579
5580                 /*
5581                  * Zero the differential counters of the dead processor
5582                  * so that the vm statistics are consistent.
5583                  *
5584                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5585                  * race with what we are doing.
5586                  */
5587                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5588         }
5589         return NOTIFY_OK;
5590 }
5591
5592 void __init page_alloc_init(void)
5593 {
5594         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5595 }
5596
5597 /*
5598  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5599  *      or min_free_kbytes changes.
5600  */
5601 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5602 {
5603         struct pglist_data *pgdat;
5604         unsigned long reserve_pages = 0;
5605         enum zone_type i, j;
5606
5607         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5608                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5609                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5610                         long max = 0;
5611
5612                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5613                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5614                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5615                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5616                         }
5617
5618                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5619                         max += high_wmark_pages(zone);
5620
5621                         if (max > zone->managed_pages)
5622                                 max = zone->managed_pages;
5623                         reserve_pages += max;
5624                         /*
5625                          * Lowmem reserves are not available to
5626                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5627                          * kswapd tries to balance zones to their high
5628                          * watermark.  As a result, neither should be
5629                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5630                          * situation where reclaim has to clean pages
5631                          * in order to balance the zones.
5632                          */
5633                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5634                 }
5635         }
5636         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5637         totalreserve_pages = reserve_pages;
5638 }
5639
5640 /*
5641  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5642  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5643  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5644  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5645  */
5646 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5647 {
5648         struct pglist_data *pgdat;
5649         enum zone_type j, idx;
5650
5651         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5652                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5653                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5654                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5655
5656                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5657
5658                         idx = j;
5659                         while (idx) {
5660                                 struct zone *lower_zone;
5661
5662                                 idx--;
5663
5664                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5665                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5666
5667                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5668                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5669                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5670                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5671                         }
5672                 }
5673         }
5674
5675         /* update totalreserve_pages */
5676         calculate_totalreserve_pages();
5677 }
5678
5679 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5680 {
5681         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5682         unsigned long lowmem_pages = 0;
5683         struct zone *zone;
5684         unsigned long flags;
5685
5686         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5687         for_each_zone(zone) {
5688                 if (!is_highmem(zone))
5689                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5690         }
5691
5692         for_each_zone(zone) {
5693                 u64 tmp;
5694
5695                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5696                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5697                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5698                 if (is_highmem(zone)) {
5699                         /*
5700                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5701                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5702                          * value here.
5703                          *
5704                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5705                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5706                          * not be capped for highmem.
5707                          */
5708                         unsigned long min_pages;
5709
5710                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5711                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5712                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5713                 } else {
5714                         /*
5715                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5716                          * proportionate to the zone's size.
5717                          */
5718                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5719                 }
5720
5721                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5722                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5723
5724                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5725                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5726                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5727
5728                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5729                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5730         }
5731
5732         /* update totalreserve_pages */
5733         calculate_totalreserve_pages();
5734 }
5735
5736 /**
5737  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5738  * or when memory is hot-{added|removed}
5739  *
5740  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5741  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5742  */
5743 void setup_per_zone_wmarks(void)
5744 {
5745         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5746         __setup_per_zone_wmarks();
5747         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5748 }
5749
5750 /*
5751  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5752  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5753  * to be referenced again before it is swapped out.
5754  *
5755  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5756  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5757  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5758  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5759  *
5760  * total     target    max
5761  * memory    ratio     inactive anon
5762  * -------------------------------------
5763  *   10MB       1         5MB
5764  *  100MB       1        50MB
5765  *    1GB       3       250MB
5766  *   10GB      10       0.9GB
5767  *  100GB      31         3GB
5768  *    1TB     101        10GB
5769  *   10TB     320        32GB
5770  */
5771 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5772 {
5773         unsigned int gb, ratio;
5774
5775         /* Zone size in gigabytes */
5776         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5777         if (gb)
5778                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5779         else
5780                 ratio = 1;
5781
5782         zone->inactive_ratio = ratio;
5783 }
5784
5785 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5786 {
5787         struct zone *zone;
5788
5789         for_each_zone(zone)
5790                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5791 }
5792
5793 /*
5794  * Initialise min_free_kbytes.
5795  *
5796  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5797  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5798  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5799  *
5800  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5801  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5802  *
5803  * which yields
5804  *
5805  * 16MB:        512k
5806  * 32MB:        724k
5807  * 64MB:        1024k
5808  * 128MB:       1448k
5809  * 256MB:       2048k
5810  * 512MB:       2896k
5811  * 1024MB:      4096k
5812  * 2048MB:      5792k
5813  * 4096MB:      8192k
5814  * 8192MB:      11584k
5815  * 16384MB:     16384k
5816  */
5817 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5818 {
5819         unsigned long lowmem_kbytes;
5820         int new_min_free_kbytes;
5821
5822         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5823         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5824
5825         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5826                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5827                 if (min_free_kbytes < 128)
5828                         min_free_kbytes = 128;
5829                 if (min_free_kbytes > 65536)
5830                         min_free_kbytes = 65536;
5831         } else {
5832                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5833                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5834         }
5835         setup_per_zone_wmarks();
5836         refresh_zone_stat_thresholds();
5837         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5838         setup_per_zone_inactive_ratio();
5839         return 0;
5840 }
5841 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5842
5843 /*
5844  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5845  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5846  *      changes.
5847  */
5848 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5849         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5850 {
5851         int rc;
5852
5853         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5854         if (rc)
5855                 return rc;
5856
5857         if (write) {
5858                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5859                 setup_per_zone_wmarks();
5860         }
5861         return 0;
5862 }
5863
5864 #ifdef CONFIG_NUMA
5865 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5866         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5867 {
5868         struct zone *zone;
5869         int rc;
5870
5871         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5872         if (rc)
5873                 return rc;
5874
5875         for_each_zone(zone)
5876                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5877                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5878         return 0;
5879 }
5880
5881 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5882         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5883 {
5884         struct zone *zone;
5885         int rc;
5886
5887         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5888         if (rc)
5889                 return rc;
5890
5891         for_each_zone(zone)
5892                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5893                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5894         return 0;
5895 }
5896 #endif
5897
5898 /*
5899  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5900  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5901  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5902  *
5903  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5904  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5905  * if in function of the boot time zone sizes.
5906  */
5907 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5908         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5909 {
5910         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5911         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5912         return 0;
5913 }
5914
5915 /*
5916  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5917  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5918  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5919  */
5920 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5921         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5922 {
5923         struct zone *zone;
5924         int old_percpu_pagelist_fraction;
5925         int ret;
5926
5927         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5928         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5929
5930         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5931         if (!write || ret < 0)
5932                 goto out;
5933
5934         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5935         if (percpu_pagelist_fraction &&
5936             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5937                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5938                 ret = -EINVAL;
5939                 goto out;
5940         }
5941
5942         /* No change? */
5943         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5944                 goto out;
5945
5946         for_each_populated_zone(zone) {
5947                 unsigned int cpu;
5948
5949                 for_each_possible_cpu(cpu)
5950                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5951                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5952         }
5953 out:
5954         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5955         return ret;
5956 }
5957
5958 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5959
5960 #ifdef CONFIG_NUMA
5961 static int __init set_hashdist(char *str)
5962 {
5963         if (!str)
5964                 return 0;
5965         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5966         return 1;
5967 }
5968 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5969 #endif
5970
5971 /*
5972  * allocate a large system hash table from bootmem
5973  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5974  *   quantity of entries
5975  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5976  */
5977 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5978                                      unsigned long bucketsize,
5979                                      unsigned long numentries,
5980                                      int scale,
5981                                      int flags,
5982                                      unsigned int *_hash_shift,
5983                                      unsigned int *_hash_mask,
5984                                      unsigned long low_limit,
5985                                      unsigned long high_limit)
5986 {
5987         unsigned long long max = high_limit;
5988         unsigned long log2qty, size;
5989         void *table = NULL;
5990
5991         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5992         if (!numentries) {
5993                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5994                 numentries = nr_kernel_pages;
5995
5996                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5997                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5998                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5999
6000                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6001                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6002                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6003                 else
6004                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6005
6006                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6007                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6008                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6009                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6010                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6011                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6012                                 BUG_ON(!numentries);
6013                         }
6014                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6015                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6016         }
6017         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6018
6019         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6020         if (max == 0) {
6021                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6022                 do_div(max, bucketsize);
6023         }
6024         max = min(max, 0x80000000ULL);
6025
6026         if (numentries < low_limit)
6027                 numentries = low_limit;
6028         if (numentries > max)
6029                 numentries = max;
6030
6031         log2qty = ilog2(numentries);
6032
6033         do {
6034                 size = bucketsize << log2qty;
6035                 if (flags & HASH_EARLY)
6036                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6037                 else if (hashdist)
6038                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6039                 else {
6040                         /*
6041                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6042                          * some pages at the end of hash table which
6043                          * alloc_pages_exact() automatically does
6044                          */
6045                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6046                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6047                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6048                         }
6049                 }
6050         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6051
6052         if (!table)
6053                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6054
6055         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6056                tablename,
6057                (1UL << log2qty),
6058                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6059                size);
6060
6061         if (_hash_shift)
6062                 *_hash_shift = log2qty;
6063         if (_hash_mask)
6064                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6065
6066         return table;
6067 }
6068
6069 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6070 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6071                                                         unsigned long pfn)
6072 {
6073 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6074         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6075 #else
6076         return zone->pageblock_flags;
6077 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6078 }
6079
6080 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6081 {
6082 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6083         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6084         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6085 #else
6086         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6087         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6088 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6089 }
6090
6091 /**
6092  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6093  * @page: The page within the block of interest
6094  * @pfn: The target page frame number
6095  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6096  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6097  *
6098  * Return: pageblock_bits flags
6099  */
6100 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6101                                         unsigned long end_bitidx,
6102                                         unsigned long mask)
6103 {
6104         struct zone *zone;
6105         unsigned long *bitmap;
6106         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6107         unsigned long word;
6108
6109         zone = page_zone(page);
6110         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6111         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6112         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6113         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6114
6115         word = bitmap[word_bitidx];
6116         bitidx += end_bitidx;
6117         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6118 }
6119
6120 /**
6121  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6122  * @page: The page within the block of interest
6123  * @flags: The flags to set
6124  * @pfn: The target page frame number
6125  * @end_bitidx: The last bit of interest
6126  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6127  */
6128 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6129                                         unsigned long pfn,
6130                                         unsigned long end_bitidx,
6131                                         unsigned long mask)
6132 {
6133         struct zone *zone;
6134         unsigned long *bitmap;
6135         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6136         unsigned long old_word, word;
6137
6138         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6139
6140         zone = page_zone(page);
6141         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6142         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6143         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6144         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6145
6146         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6147
6148         bitidx += end_bitidx;
6149         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6150         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6151
6152         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6153         for (;;) {
6154                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6155                 if (word == old_word)
6156                         break;
6157                 word = old_word;
6158         }
6159 }
6160
6161 /*
6162  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6163  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6164  *
6165  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6166  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6167  * expect this function should be exact.
6168  */
6169 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6170                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6171 {
6172         unsigned long pfn, iter, found;
6173         int mt;
6174
6175         /*
6176          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6177          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6178          */
6179         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6180                 return false;
6181         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6182         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6183                 return false;
6184
6185         pfn = page_to_pfn(page);
6186         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6187                 unsigned long check = pfn + iter;
6188
6189                 if (!pfn_valid_within(check))
6190                         continue;
6191
6192                 page = pfn_to_page(check);
6193
6194                 /*
6195                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6196                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6197                  * handle each tail page individually in migration.
6198                  */
6199                 if (PageHuge(page)) {
6200                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6201                         continue;
6202                 }
6203
6204                 /*
6205                  * We can't use page_count without pin a page
6206                  * because another CPU can free compound page.
6207                  * This check already skips compound tails of THP
6208                  * because their page->_count is zero at all time.
6209                  */
6210                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6211                         if (PageBuddy(page))
6212                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6213                         continue;
6214                 }
6215
6216                 /*
6217                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6218                  * page_count() is not 0.
6219                  */
6220                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6221                         continue;
6222
6223                 if (!PageLRU(page))
6224                         found++;
6225                 /*
6226                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6227                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6228                  * and it still to be fixed.
6229                  */
6230                 /*
6231                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6232                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6233                  *
6234                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6235                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6236                  * page at boot.
6237                  */
6238                 if (found > count)
6239                         return true;
6240         }
6241         return false;
6242 }
6243
6244 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6245 {
6246         struct zone *zone;
6247         unsigned long pfn;
6248
6249         /*
6250          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6251          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6252          * the zone but still within the section.
6253          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6254          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6255          */
6256         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6257                 return false;
6258
6259         zone = page_zone(page);
6260         pfn = page_to_pfn(page);
6261         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6262                 return false;
6263
6264         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6265 }
6266
6267 #ifdef CONFIG_CMA
6268
6269 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6270 {
6271         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6272                              pageblock_nr_pages) - 1);
6273 }
6274
6275 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6276 {
6277         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6278                                 pageblock_nr_pages));
6279 }
6280
6281 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6282 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6283                                         unsigned long start, unsigned long end)
6284 {
6285         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6286         unsigned long nr_reclaimed;
6287         unsigned long pfn = start;
6288         unsigned int tries = 0;
6289         int ret = 0;
6290
6291         migrate_prep();
6292
6293         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6294                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6295                         ret = -EINTR;
6296                         break;
6297                 }
6298
6299                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6300                         cc->nr_migratepages = 0;
6301                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6302                         if (!pfn) {
6303                                 ret = -EINTR;
6304                                 break;
6305                         }
6306                         tries = 0;
6307                 } else if (++tries == 5) {
6308                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6309                         break;
6310                 }
6311
6312                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6313                                                         &cc->migratepages);
6314                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6315
6316                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6317                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6318         }
6319         if (ret < 0) {
6320                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6321                 return ret;
6322         }
6323         return 0;
6324 }
6325
6326 /**
6327  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6328  * @start:      start PFN to allocate
6329  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6330  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6331  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6332  *                      in range must have the same migratetype and it must
6333  *                      be either of the two.
6334  *
6335  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6336  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6337  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6338  * pages fall in.
6339  *
6340  * The PFN range must belong to a single zone.
6341  *
6342  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6343  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6344  * need to be freed with free_contig_range().
6345  */
6346 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6347                        unsigned migratetype)
6348 {
6349         unsigned long outer_start, outer_end;
6350         int ret = 0, order;
6351
6352         struct compact_control cc = {
6353                 .nr_migratepages = 0,
6354                 .order = -1,
6355                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6356                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6357                 .ignore_skip_hint = true,
6358         };
6359         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6360
6361         /*
6362          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6363          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6364          * have different sizes, and due to the way page allocator
6365          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6366          * that page allocator won't try to merge buddies from
6367          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6368          * other migration type.
6369          *
6370          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6371          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6372          * we are interested in).  This will put all the pages in
6373          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6374          *
6375          * When this is done, we take the pages in range from page
6376          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6377          * page allocator will never consider using them.
6378          *
6379          * This lets us mark the pageblocks back as
6380          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6381          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6382          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6383          */
6384
6385         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6386                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6387                                        false);
6388         if (ret)
6389                 return ret;
6390
6391         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6392         if (ret)
6393                 goto done;
6394
6395         /*
6396          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6397          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6398          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6399          * What we are going to do is to allocate all pages from
6400          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6401          *
6402          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6403          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6404          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6405          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6406          * once this is done free the pages we are not interested in.
6407          *
6408          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6409          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6410          */
6411
6412         lru_add_drain_all();
6413         drain_all_pages(cc.zone);
6414
6415         order = 0;
6416         outer_start = start;
6417         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6418                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6419                         ret = -EBUSY;
6420                         goto done;
6421                 }
6422                 outer_start &= ~0UL << order;
6423         }
6424
6425         /* Make sure the range is really isolated. */
6426         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6427                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6428                         __func__, outer_start, end);
6429                 ret = -EBUSY;
6430                 goto done;
6431         }
6432
6433         /* Grab isolated pages from freelists. */
6434         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6435         if (!outer_end) {
6436                 ret = -EBUSY;
6437                 goto done;
6438         }
6439
6440         /* Free head and tail (if any) */
6441         if (start != outer_start)
6442                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6443         if (end != outer_end)
6444                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6445
6446 done:
6447         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6448                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6449         return ret;
6450 }
6451
6452 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6453 {
6454         unsigned int count = 0;
6455
6456         for (; nr_pages--; pfn++) {
6457                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6458
6459                 count += page_count(page) != 1;
6460                 __free_page(page);
6461         }
6462         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6463 }
6464 #endif
6465
6466 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6467 /*
6468  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6469  * page high values need to be recalulated.
6470  */
6471 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6472 {
6473         unsigned cpu;
6474         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6475         for_each_possible_cpu(cpu)
6476                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6477                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6478         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6479 }
6480 #endif
6481
6482 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6483 {
6484         unsigned long flags;
6485         int cpu;
6486         struct per_cpu_pageset *pset;
6487
6488         /* avoid races with drain_pages()  */
6489         local_irq_save(flags);
6490         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6491                 for_each_online_cpu(cpu) {
6492                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6493                         drain_zonestat(zone, pset);
6494                 }
6495                 free_percpu(zone->pageset);
6496                 zone->pageset = &boot_pageset;
6497         }
6498         local_irq_restore(flags);
6499 }
6500
6501 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6502 /*
6503  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6504  */
6505 void
6506 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6507 {
6508         struct page *page;
6509         struct zone *zone;
6510         unsigned int order, i;
6511         unsigned long pfn;
6512         unsigned long flags;
6513         /* find the first valid pfn */
6514         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6515                 if (pfn_valid(pfn))
6516                         break;
6517         if (pfn == end_pfn)
6518                 return;
6519         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6520         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6521         pfn = start_pfn;
6522         while (pfn < end_pfn) {
6523                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6524                         pfn++;
6525                         continue;
6526                 }
6527                 page = pfn_to_page(pfn);
6528                 /*
6529                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6530                  * page_count() is not 0.
6531                  */
6532                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6533                         pfn++;
6534                         SetPageReserved(page);
6535                         continue;
6536                 }
6537
6538                 BUG_ON(page_count(page));
6539                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6540                 order = page_order(page);
6541 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6542                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6543                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6544 #endif
6545                 list_del(&page->lru);
6546                 rmv_page_order(page);
6547                 zone->free_area[order].nr_free--;
6548                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6549                         SetPageReserved((page+i));
6550                 pfn += (1 << order);
6551         }
6552         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6553 }
6554 #endif
6555
6556 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6557 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6558 {
6559         struct zone *zone = page_zone(page);
6560         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6561         unsigned long flags;
6562         unsigned int order;
6563
6564         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6565         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6566                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6567
6568                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6569                         break;
6570         }
6571         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6572
6573         return order < MAX_ORDER;
6574 }
6575 #endif