mm: debug: make bad_range() output more usable and readable
[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/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
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, int order, gfp_t gfp_flags)
413 {
414         int i;
415
416         /*
417          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
418          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
419          */
420         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
421         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
422                 clear_highpage(page + i);
423 }
424
425 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
426 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
427
428 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
429 {
430         unsigned long res;
431
432         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
433                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
434                 return 0;
435         }
436         _debug_guardpage_minorder = res;
437         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
438         return 0;
439 }
440 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
441
442 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
443 {
444         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
445 }
446
447 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
448 {
449         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
450 }
451 #else
452 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
453 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
454 #endif
455
456 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
457 {
458         set_page_private(page, order);
459         __SetPageBuddy(page);
460 }
461
462 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
463 {
464         __ClearPageBuddy(page);
465         set_page_private(page, 0);
466 }
467
468 /*
469  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
470  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
471  *
472  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
473  * the following equation:
474  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
475  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
476  * 1 buddy is #10:
477  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
478  *
479  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
480  * satisfies the following equation:
481  *     P = B & ~(1 << O)
482  *
483  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
484  */
485 static inline unsigned long
486 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
487 {
488         return page_idx ^ (1 << order);
489 }
490
491 /*
492  * This function checks whether a page is free && is the buddy
493  * we can do coalesce a page and its buddy if
494  * (a) the buddy is not in a hole &&
495  * (b) the buddy is in the buddy system &&
496  * (c) a page and its buddy have the same order &&
497  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
498  *
499  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
500  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
501  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
502  * serialized by zone->lock.
503  *
504  * For recording page's order, we use page_private(page).
505  */
506 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
507                                                                 int order)
508 {
509         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
510                 return 0;
511
512         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
513                 return 0;
514
515         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
516                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
517                 return 1;
518         }
519
520         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
521                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
522                 return 1;
523         }
524         return 0;
525 }
526
527 /*
528  * Freeing function for a buddy system allocator.
529  *
530  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
531  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
532  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
533  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
534  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
535  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
536  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
537  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
538  * parts of the VM system.
539  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
540  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
541  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
542  * field.
543  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
544  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
545  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
546  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
547  * triggers coalescing into a block of larger size.
548  *
549  * -- nyc
550  */
551
552 static inline void __free_one_page(struct page *page,
553                 struct zone *zone, unsigned int order,
554                 int migratetype)
555 {
556         unsigned long page_idx;
557         unsigned long combined_idx;
558         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
559         struct page *buddy;
560
561         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
562
563         if (unlikely(PageCompound(page)))
564                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
565                         return;
566
567         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
568
569         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
570
571         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
572         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
573
574         while (order < MAX_ORDER-1) {
575                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
576                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
577                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
578                         break;
579                 /*
580                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
581                  * merge with it and move up one order.
582                  */
583                 if (page_is_guard(buddy)) {
584                         clear_page_guard_flag(buddy);
585                         set_page_private(page, 0);
586                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
587                                                   migratetype);
588                 } else {
589                         list_del(&buddy->lru);
590                         zone->free_area[order].nr_free--;
591                         rmv_page_order(buddy);
592                 }
593                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
594                 page = page + (combined_idx - page_idx);
595                 page_idx = combined_idx;
596                 order++;
597         }
598         set_page_order(page, order);
599
600         /*
601          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
602          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
603          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
604          * that is happening, add the free page to the tail of the list
605          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
606          * as a higher order page
607          */
608         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
609                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
610                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
611                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
612                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
613                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
614                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
615                         list_add_tail(&page->lru,
616                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
617                         goto out;
618                 }
619         }
620
621         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
622 out:
623         zone->free_area[order].nr_free++;
624 }
625
626 static inline int free_pages_check(struct page *page)
627 {
628         const char *bad_reason = NULL;
629         unsigned long bad_flags = 0;
630
631         if (unlikely(page_mapcount(page)))
632                 bad_reason = "nonzero mapcount";
633         if (unlikely(page->mapping != NULL))
634                 bad_reason = "non-NULL mapping";
635         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
636                 bad_reason = "nonzero _count";
637         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
638                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
639                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
640         }
641         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
642                 bad_reason = "cgroup check failed";
643         if (unlikely(bad_reason)) {
644                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
645                 return 1;
646         }
647         page_cpupid_reset_last(page);
648         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
649                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
650         return 0;
651 }
652
653 /*
654  * Frees a number of pages from the PCP lists
655  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
656  * count is the number of pages to free.
657  *
658  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
659  * see if this freeing clears that state.
660  *
661  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
662  * pinned" detection logic.
663  */
664 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
665                                         struct per_cpu_pages *pcp)
666 {
667         int migratetype = 0;
668         int batch_free = 0;
669         int to_free = count;
670
671         spin_lock(&zone->lock);
672         zone->pages_scanned = 0;
673
674         while (to_free) {
675                 struct page *page;
676                 struct list_head *list;
677
678                 /*
679                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
680                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
681                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
682                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
683                  * lists
684                  */
685                 do {
686                         batch_free++;
687                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
688                                 migratetype = 0;
689                         list = &pcp->lists[migratetype];
690                 } while (list_empty(list));
691
692                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
693                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
694                         batch_free = to_free;
695
696                 do {
697                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
698
699                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
700                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
701                         list_del(&page->lru);
702                         mt = get_freepage_migratetype(page);
703                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
704                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
705                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
706                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
707                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
708                                 if (is_migrate_cma(mt))
709                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
710                         }
711                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
712         }
713         spin_unlock(&zone->lock);
714 }
715
716 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
717                                 int migratetype)
718 {
719         spin_lock(&zone->lock);
720         zone->pages_scanned = 0;
721
722         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
723         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
724                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
725         spin_unlock(&zone->lock);
726 }
727
728 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
729 {
730         int i;
731         int bad = 0;
732
733         trace_mm_page_free(page, order);
734         kmemcheck_free_shadow(page, order);
735
736         if (PageAnon(page))
737                 page->mapping = NULL;
738         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
739                 bad += free_pages_check(page + i);
740         if (bad)
741                 return false;
742
743         if (!PageHighMem(page)) {
744                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
745                                            PAGE_SIZE << order);
746                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
747                                            PAGE_SIZE << order);
748         }
749         arch_free_page(page, order);
750         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
751
752         return true;
753 }
754
755 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
756 {
757         unsigned long flags;
758         int migratetype;
759
760         if (!free_pages_prepare(page, order))
761                 return;
762
763         local_irq_save(flags);
764         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
765         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
766         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
767         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
768         local_irq_restore(flags);
769 }
770
771 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
772 {
773         unsigned int nr_pages = 1 << order;
774         struct page *p = page;
775         unsigned int loop;
776
777         prefetchw(p);
778         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
779                 prefetchw(p + 1);
780                 __ClearPageReserved(p);
781                 set_page_count(p, 0);
782         }
783         __ClearPageReserved(p);
784         set_page_count(p, 0);
785
786         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
787         set_page_refcounted(page);
788         __free_pages(page, order);
789 }
790
791 #ifdef CONFIG_CMA
792 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
793 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
794 {
795         unsigned i = pageblock_nr_pages;
796         struct page *p = page;
797
798         do {
799                 __ClearPageReserved(p);
800                 set_page_count(p, 0);
801         } while (++p, --i);
802
803         set_page_refcounted(page);
804         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
805         __free_pages(page, pageblock_order);
806         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
807 }
808 #endif
809
810 /*
811  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
812  * Please do not alter this order without good reasons and regression
813  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
814  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
815  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
816  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
817  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
818  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
819  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
820  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
821  *
822  * -- nyc
823  */
824 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
825         int low, int high, struct free_area *area,
826         int migratetype)
827 {
828         unsigned long size = 1 << high;
829
830         while (high > low) {
831                 area--;
832                 high--;
833                 size >>= 1;
834                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
835
836 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
837                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
838                         /*
839                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
840                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
841                          * Corresponding page table entries will not be touched,
842                          * pages will stay not present in virtual address space
843                          */
844                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
845                         set_page_guard_flag(&page[size]);
846                         set_page_private(&page[size], high);
847                         /* Guard pages are not available for any usage */
848                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
849                                                   migratetype);
850                         continue;
851                 }
852 #endif
853                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
854                 area->nr_free++;
855                 set_page_order(&page[size], high);
856         }
857 }
858
859 /*
860  * This page is about to be returned from the page allocator
861  */
862 static inline int check_new_page(struct page *page)
863 {
864         const char *bad_reason = NULL;
865         unsigned long bad_flags = 0;
866
867         if (unlikely(page_mapcount(page)))
868                 bad_reason = "nonzero mapcount";
869         if (unlikely(page->mapping != NULL))
870                 bad_reason = "non-NULL mapping";
871         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
872                 bad_reason = "nonzero _count";
873         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
874                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
875                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
876         }
877         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
878                 bad_reason = "cgroup check failed";
879         if (unlikely(bad_reason)) {
880                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
881                 return 1;
882         }
883         return 0;
884 }
885
886 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
887 {
888         int i;
889
890         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
891                 struct page *p = page + i;
892                 if (unlikely(check_new_page(p)))
893                         return 1;
894         }
895
896         set_page_private(page, 0);
897         set_page_refcounted(page);
898
899         arch_alloc_page(page, order);
900         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
901
902         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
903                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
904
905         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
906                 prep_compound_page(page, order);
907
908         return 0;
909 }
910
911 /*
912  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
913  * the smallest available page from the freelists
914  */
915 static inline
916 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
917                                                 int migratetype)
918 {
919         unsigned int current_order;
920         struct free_area *area;
921         struct page *page;
922
923         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
924         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
925                 area = &(zone->free_area[current_order]);
926                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
927                         continue;
928
929                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
930                                                         struct page, lru);
931                 list_del(&page->lru);
932                 rmv_page_order(page);
933                 area->nr_free--;
934                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
935                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
936                 return page;
937         }
938
939         return NULL;
940 }
941
942
943 /*
944  * This array describes the order lists are fallen back to when
945  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
946  */
947 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
948         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
949         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
950 #ifdef CONFIG_CMA
951         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
952         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
953 #else
954         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
955 #endif
956         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
957 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
958         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
959 #endif
960 };
961
962 /*
963  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
964  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
965  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
966  */
967 int move_freepages(struct zone *zone,
968                           struct page *start_page, struct page *end_page,
969                           int migratetype)
970 {
971         struct page *page;
972         unsigned long order;
973         int pages_moved = 0;
974
975 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
976         /*
977          * page_zone is not safe to call in this context when
978          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
979          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
980          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
981          * grouping pages by mobility
982          */
983         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
984 #endif
985
986         for (page = start_page; page <= end_page;) {
987                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
988                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
989
990                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
991                         page++;
992                         continue;
993                 }
994
995                 if (!PageBuddy(page)) {
996                         page++;
997                         continue;
998                 }
999
1000                 order = page_order(page);
1001                 list_move(&page->lru,
1002                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1003                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1004                 page += 1 << order;
1005                 pages_moved += 1 << order;
1006         }
1007
1008         return pages_moved;
1009 }
1010
1011 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1012                                 int migratetype)
1013 {
1014         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1015         struct page *start_page, *end_page;
1016
1017         start_pfn = page_to_pfn(page);
1018         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1019         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1020         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1021         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1022
1023         /* Do not cross zone boundaries */
1024         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1025                 start_page = page;
1026         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1027                 return 0;
1028
1029         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1030 }
1031
1032 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1033                                         int start_order, int migratetype)
1034 {
1035         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1036
1037         while (nr_pageblocks--) {
1038                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1039                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1040         }
1041 }
1042
1043 /*
1044  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1045  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1046  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1047  *
1048  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1049  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1050  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1051  *
1052  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1053  * if it was unchanged).
1054  */
1055 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1056                                   int start_type, int fallback_type)
1057 {
1058         int current_order = page_order(page);
1059
1060         /*
1061          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1062          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1063          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1064          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1065          */
1066         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1067                 return fallback_type;
1068
1069         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1070         if (current_order >= pageblock_order) {
1071                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1072                 return start_type;
1073         }
1074
1075         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1076             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1077             page_group_by_mobility_disabled) {
1078                 int pages;
1079
1080                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1081
1082                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1083                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1084                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1085
1086                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1087                         return start_type;
1088                 }
1089
1090         }
1091
1092         return fallback_type;
1093 }
1094
1095 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1096 static inline struct page *
1097 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1098 {
1099         struct free_area *area;
1100         int current_order;
1101         struct page *page;
1102         int migratetype, new_type, i;
1103
1104         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1105         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1106                                                 --current_order) {
1107                 for (i = 0;; i++) {
1108                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1109
1110                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1111                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1112                                 break;
1113
1114                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1115                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1116                                 continue;
1117
1118                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1119                                         struct page, lru);
1120                         area->nr_free--;
1121
1122                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1123                                                           start_migratetype,
1124                                                           migratetype);
1125
1126                         /* Remove the page from the freelists */
1127                         list_del(&page->lru);
1128                         rmv_page_order(page);
1129
1130                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1131                                new_type);
1132                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1133                          * migratetype depending on the decisions in
1134                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1135                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1136                          */
1137                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1138
1139                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1140                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1141
1142                         return page;
1143                 }
1144         }
1145
1146         return NULL;
1147 }
1148
1149 /*
1150  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1151  * Call me with the zone->lock already held.
1152  */
1153 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1154                                                 int migratetype)
1155 {
1156         struct page *page;
1157
1158 retry_reserve:
1159         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1160
1161         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1162                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1163
1164                 /*
1165                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1166                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1167                  * and we want just one call site
1168                  */
1169                 if (!page) {
1170                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1171                         goto retry_reserve;
1172                 }
1173         }
1174
1175         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1176         return page;
1177 }
1178
1179 /*
1180  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1181  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1182  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1183  */
1184 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1185                         unsigned long count, struct list_head *list,
1186                         int migratetype, int cold)
1187 {
1188         int i;
1189
1190         spin_lock(&zone->lock);
1191         for (i = 0; i < count; ++i) {
1192                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1193                 if (unlikely(page == NULL))
1194                         break;
1195
1196                 /*
1197                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1198                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1199                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1200                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1201                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1202                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1203                  * properly.
1204                  */
1205                 if (likely(cold == 0))
1206                         list_add(&page->lru, list);
1207                 else
1208                         list_add_tail(&page->lru, list);
1209                 list = &page->lru;
1210                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1211                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1212                                               -(1 << order));
1213         }
1214         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1215         spin_unlock(&zone->lock);
1216         return i;
1217 }
1218
1219 #ifdef CONFIG_NUMA
1220 /*
1221  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1222  * currently executing processor on remote nodes after they have
1223  * expired.
1224  *
1225  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1226  * a single processor.
1227  */
1228 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1229 {
1230         unsigned long flags;
1231         int to_drain;
1232         unsigned long batch;
1233
1234         local_irq_save(flags);
1235         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1236         if (pcp->count >= batch)
1237                 to_drain = batch;
1238         else
1239                 to_drain = pcp->count;
1240         if (to_drain > 0) {
1241                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1242                 pcp->count -= to_drain;
1243         }
1244         local_irq_restore(flags);
1245 }
1246 #endif
1247
1248 /*
1249  * Drain pages of the indicated processor.
1250  *
1251  * The processor must either be the current processor and the
1252  * thread pinned to the current processor or a processor that
1253  * is not online.
1254  */
1255 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1256 {
1257         unsigned long flags;
1258         struct zone *zone;
1259
1260         for_each_populated_zone(zone) {
1261                 struct per_cpu_pageset *pset;
1262                 struct per_cpu_pages *pcp;
1263
1264                 local_irq_save(flags);
1265                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1266
1267                 pcp = &pset->pcp;
1268                 if (pcp->count) {
1269                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1270                         pcp->count = 0;
1271                 }
1272                 local_irq_restore(flags);
1273         }
1274 }
1275
1276 /*
1277  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1278  */
1279 void drain_local_pages(void *arg)
1280 {
1281         drain_pages(smp_processor_id());
1282 }
1283
1284 /*
1285  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1286  *
1287  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1288  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1289  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1290  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1291  * before the call to on_each_cpu_mask().
1292  */
1293 void drain_all_pages(void)
1294 {
1295         int cpu;
1296         struct per_cpu_pageset *pcp;
1297         struct zone *zone;
1298
1299         /*
1300          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1301          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1302          */
1303         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1304
1305         /*
1306          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1307          * as offline notification will cause the notified
1308          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1309          * disables preemption as part of its processing
1310          */
1311         for_each_online_cpu(cpu) {
1312                 bool has_pcps = false;
1313                 for_each_populated_zone(zone) {
1314                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1315                         if (pcp->pcp.count) {
1316                                 has_pcps = true;
1317                                 break;
1318                         }
1319                 }
1320                 if (has_pcps)
1321                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1322                 else
1323                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1324         }
1325         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1326 }
1327
1328 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1329
1330 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1331 {
1332         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1333         unsigned long flags;
1334         int order, t;
1335         struct list_head *curr;
1336
1337         if (zone_is_empty(zone))
1338                 return;
1339
1340         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1341
1342         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1343         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1344                 if (pfn_valid(pfn)) {
1345                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1346
1347                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1348                                 swsusp_unset_page_free(page);
1349                 }
1350
1351         for_each_migratetype_order(order, t) {
1352                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1353                         unsigned long i;
1354
1355                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1356                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1357                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1358                 }
1359         }
1360         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1361 }
1362 #endif /* CONFIG_PM */
1363
1364 /*
1365  * Free a 0-order page
1366  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1367  */
1368 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1369 {
1370         struct zone *zone = page_zone(page);
1371         struct per_cpu_pages *pcp;
1372         unsigned long flags;
1373         int migratetype;
1374
1375         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1376                 return;
1377
1378         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1379         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1380         local_irq_save(flags);
1381         __count_vm_event(PGFREE);
1382
1383         /*
1384          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1385          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1386          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1387          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1388          * excessively into the page allocator
1389          */
1390         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1391                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1392                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1393                         goto out;
1394                 }
1395                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1396         }
1397
1398         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1399         if (cold)
1400                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1401         else
1402                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1403         pcp->count++;
1404         if (pcp->count >= pcp->high) {
1405                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1406                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1407                 pcp->count -= batch;
1408         }
1409
1410 out:
1411         local_irq_restore(flags);
1412 }
1413
1414 /*
1415  * Free a list of 0-order pages
1416  */
1417 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1418 {
1419         struct page *page, *next;
1420
1421         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1422                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1423                 free_hot_cold_page(page, cold);
1424         }
1425 }
1426
1427 /*
1428  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1429  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1430  * Each sub-page must be freed individually.
1431  *
1432  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1433  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1434  */
1435 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1436 {
1437         int i;
1438
1439         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1440         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1441
1442 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1443         /*
1444          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1445          * otherwise free the whole shadow.
1446          */
1447         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1448                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1449 #endif
1450
1451         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1452                 set_page_refcounted(page + i);
1453 }
1454 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1455
1456 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1457 {
1458         unsigned long watermark;
1459         struct zone *zone;
1460         int mt;
1461
1462         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1463
1464         zone = page_zone(page);
1465         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1466
1467         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1468                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1469                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1470                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1471                         return 0;
1472
1473                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1474         }
1475
1476         /* Remove page from free list */
1477         list_del(&page->lru);
1478         zone->free_area[order].nr_free--;
1479         rmv_page_order(page);
1480
1481         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1482         if (order >= pageblock_order - 1) {
1483                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1484                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1485                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1486                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1487                                 set_pageblock_migratetype(page,
1488                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1489                 }
1490         }
1491
1492         return 1UL << order;
1493 }
1494
1495 /*
1496  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1497  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1498  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1499  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1500  * are enabled.
1501  *
1502  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1503  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1504  */
1505 int split_free_page(struct page *page)
1506 {
1507         unsigned int order;
1508         int nr_pages;
1509
1510         order = page_order(page);
1511
1512         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1513         if (!nr_pages)
1514                 return 0;
1515
1516         /* Split into individual pages */
1517         set_page_refcounted(page);
1518         split_page(page, order);
1519         return nr_pages;
1520 }
1521
1522 /*
1523  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1524  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1525  * or two.
1526  */
1527 static inline
1528 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1529                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1530                         int migratetype)
1531 {
1532         unsigned long flags;
1533         struct page *page;
1534         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1535
1536 again:
1537         if (likely(order == 0)) {
1538                 struct per_cpu_pages *pcp;
1539                 struct list_head *list;
1540
1541                 local_irq_save(flags);
1542                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1543                 list = &pcp->lists[migratetype];
1544                 if (list_empty(list)) {
1545                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1546                                         pcp->batch, list,
1547                                         migratetype, cold);
1548                         if (unlikely(list_empty(list)))
1549                                 goto failed;
1550                 }
1551
1552                 if (cold)
1553                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1554                 else
1555                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1556
1557                 list_del(&page->lru);
1558                 pcp->count--;
1559         } else {
1560                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1561                         /*
1562                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1563                          *
1564                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1565                          * properly detect and handle allocation failures.
1566                          *
1567                          * We most definitely don't want callers attempting to
1568                          * allocate greater than order-1 page units with
1569                          * __GFP_NOFAIL.
1570                          */
1571                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1572                 }
1573                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1574                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1575                 spin_unlock(&zone->lock);
1576                 if (!page)
1577                         goto failed;
1578                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1579                                           get_freepage_migratetype(page));
1580         }
1581
1582         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1583
1584         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1585         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1586         local_irq_restore(flags);
1587
1588         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1589         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1590                 goto again;
1591         return page;
1592
1593 failed:
1594         local_irq_restore(flags);
1595         return NULL;
1596 }
1597
1598 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1599
1600 static struct {
1601         struct fault_attr attr;
1602
1603         u32 ignore_gfp_highmem;
1604         u32 ignore_gfp_wait;
1605         u32 min_order;
1606 } fail_page_alloc = {
1607         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1608         .ignore_gfp_wait = 1,
1609         .ignore_gfp_highmem = 1,
1610         .min_order = 1,
1611 };
1612
1613 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1614 {
1615         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1616 }
1617 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1618
1619 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1620 {
1621         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1622                 return false;
1623         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1624                 return false;
1625         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1626                 return false;
1627         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1628                 return false;
1629
1630         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1631 }
1632
1633 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1634
1635 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1636 {
1637         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1638         struct dentry *dir;
1639
1640         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1641                                         &fail_page_alloc.attr);
1642         if (IS_ERR(dir))
1643                 return PTR_ERR(dir);
1644
1645         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1646                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1647                 goto fail;
1648         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1649                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1650                 goto fail;
1651         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1652                                 &fail_page_alloc.min_order))
1653                 goto fail;
1654
1655         return 0;
1656 fail:
1657         debugfs_remove_recursive(dir);
1658
1659         return -ENOMEM;
1660 }
1661
1662 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1663
1664 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1665
1666 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1667
1668 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1669 {
1670         return false;
1671 }
1672
1673 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1674
1675 /*
1676  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1677  * of the allocation.
1678  */
1679 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1680                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1681 {
1682         /* free_pages my go negative - that's OK */
1683         long min = mark;
1684         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1685         int o;
1686         long free_cma = 0;
1687
1688         free_pages -= (1 << order) - 1;
1689         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1690                 min -= min / 2;
1691         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1692                 min -= min / 4;
1693 #ifdef CONFIG_CMA
1694         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1695         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1696                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1697 #endif
1698
1699         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1700                 return false;
1701         for (o = 0; o < order; o++) {
1702                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1703                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1704
1705                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1706                 min >>= 1;
1707
1708                 if (free_pages <= min)
1709                         return false;
1710         }
1711         return true;
1712 }
1713
1714 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1715                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1716 {
1717         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1718                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1719 }
1720
1721 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1722                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1723 {
1724         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1725
1726         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1727                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1728
1729         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1730                                                                 free_pages);
1731 }
1732
1733 #ifdef CONFIG_NUMA
1734 /*
1735  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1736  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1737  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1738  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1739  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1740  *
1741  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1742  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1743  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1744  *
1745  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1746  * nothing and returns NULL.
1747  *
1748  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1749  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1750  *
1751  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1752  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1753  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1754  * quickly as we can.
1755  */
1756 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1757 {
1758         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1759         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1760
1761         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1762         if (!zlc)
1763                 return NULL;
1764
1765         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1766                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1767                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1768         }
1769
1770         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1771                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1772                                         &node_states[N_MEMORY];
1773         return allowednodes;
1774 }
1775
1776 /*
1777  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1778  * if it is worth looking at further for free memory:
1779  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1780  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1781  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1782  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1783  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1784  * else return false (zero) if it is not.
1785  *
1786  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1787  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1788  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1789  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1790  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1791  * into the second scan of the zonelist.
1792  *
1793  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1794  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1795  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1796  * unturned looking for a free page.
1797  */
1798 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1799                                                 nodemask_t *allowednodes)
1800 {
1801         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1802         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1803         int n;                          /* node that zone *z is on */
1804
1805         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1806         if (!zlc)
1807                 return 1;
1808
1809         i = z - zonelist->_zonerefs;
1810         n = zlc->z_to_n[i];
1811
1812         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1813         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1818  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1819  * from that zone don't waste time re-examining it.
1820  */
1821 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1822 {
1823         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1824         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1825
1826         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1827         if (!zlc)
1828                 return;
1829
1830         i = z - zonelist->_zonerefs;
1831
1832         set_bit(i, zlc->fullzones);
1833 }
1834
1835 /*
1836  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1837  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1838  */
1839 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1840 {
1841         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1842
1843         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1844         if (!zlc)
1845                 return;
1846
1847         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1848 }
1849
1850 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1851 {
1852         return local_zone->node == zone->node;
1853 }
1854
1855 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1856 {
1857         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1858                                 RECLAIM_DISTANCE;
1859 }
1860
1861 #else   /* CONFIG_NUMA */
1862
1863 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1864 {
1865         return NULL;
1866 }
1867
1868 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1869                                 nodemask_t *allowednodes)
1870 {
1871         return 1;
1872 }
1873
1874 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1875 {
1876 }
1877
1878 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1879 {
1880 }
1881
1882 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1883 {
1884         return true;
1885 }
1886
1887 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1888 {
1889         return true;
1890 }
1891
1892 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1893
1894 /*
1895  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1896  * a page.
1897  */
1898 static struct page *
1899 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1900                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1901                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1902 {
1903         struct zoneref *z;
1904         struct page *page = NULL;
1905         int classzone_idx;
1906         struct zone *zone;
1907         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1908         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1909         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1910
1911         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1912 zonelist_scan:
1913         /*
1914          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1915          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1916          */
1917         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1918                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1919                 unsigned long mark;
1920
1921                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1922                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1923                                 continue;
1924                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1925                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1926                                 continue;
1927                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1928                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1929                         goto try_this_zone;
1930                 /*
1931                  * Distribute pages in proportion to the individual
1932                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1933                  * page was allocated in should have no effect on the
1934                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1935                  */
1936                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1937                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1938                                 continue;
1939                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1940                                 continue;
1941                 }
1942                 /*
1943                  * When allocating a page cache page for writing, we
1944                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1945                  * limit, such that no single zone holds more than its
1946                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1947                  * The dirty limits take into account the zone's
1948                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1949                  * should be able to balance it without having to
1950                  * write pages from its LRU list.
1951                  *
1952                  * This may look like it could increase pressure on
1953                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1954                  * before they are full.  But the pages that do spill
1955                  * over are limited as the lower zones are protected
1956                  * by this very same mechanism.  It should not become
1957                  * a practical burden to them.
1958                  *
1959                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1960                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1961                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1962                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1963                  * zones are together not big enough to reach the
1964                  * global limit.  The proper fix for these situations
1965                  * will require awareness of zones in the
1966                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1967                  */
1968                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1969                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1970                         goto this_zone_full;
1971
1972                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1973                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1974                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1975                         int ret;
1976
1977                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1978                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1979                                 /*
1980                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1981                                  * and before considering the first zone allowed
1982                                  * by the cpuset.
1983                                  */
1984                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1985                                 zlc_active = 1;
1986                                 did_zlc_setup = 1;
1987                         }
1988
1989                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1990                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1991                                 goto this_zone_full;
1992
1993                         /*
1994                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1995                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1996                          */
1997                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1998                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1999                                 continue;
2000
2001                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2002                         switch (ret) {
2003                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2004                                 /* did not scan */
2005                                 continue;
2006                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2007                                 /* scanned but unreclaimable */
2008                                 continue;
2009                         default:
2010                                 /* did we reclaim enough */
2011                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2012                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2013                                         goto try_this_zone;
2014
2015                                 /*
2016                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2017                                  * Only mark the zone full if checking the min
2018                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2019                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2020                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2021                                  * when the watermark is between the low and
2022                                  * min watermarks.
2023                                  */
2024                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2025                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2026                                         goto this_zone_full;
2027
2028                                 continue;
2029                         }
2030                 }
2031
2032 try_this_zone:
2033                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2034                                                 gfp_mask, migratetype);
2035                 if (page)
2036                         break;
2037 this_zone_full:
2038                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2039                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2040         }
2041
2042         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2043                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2044                 zlc_active = 0;
2045                 goto zonelist_scan;
2046         }
2047
2048         if (page)
2049                 /*
2050                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2051                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2052                  * that the caller is taking steps that will free more
2053                  * memory. The caller should avoid the page being used
2054                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2055                  */
2056                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2057
2058         return page;
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2063  * meminfo in irq context.
2064  */
2065 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2066 {
2067         bool ret = false;
2068
2069 #if NODES_SHIFT > 8
2070         ret = in_interrupt();
2071 #endif
2072         return ret;
2073 }
2074
2075 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2076                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2077                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2078
2079 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2080 {
2081         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2082
2083         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2084             debug_guardpage_minorder() > 0)
2085                 return;
2086
2087         /*
2088          * This documents exceptions given to allocations in certain
2089          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2090          * of allowed nodes.
2091          */
2092         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2093                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2094                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2095                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2096         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2097                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2098
2099         if (fmt) {
2100                 struct va_format vaf;
2101                 va_list args;
2102
2103                 va_start(args, fmt);
2104
2105                 vaf.fmt = fmt;
2106                 vaf.va = &args;
2107
2108                 pr_warn("%pV", &vaf);
2109
2110                 va_end(args);
2111         }
2112
2113         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2114                 current->comm, order, gfp_mask);
2115
2116         dump_stack();
2117         if (!should_suppress_show_mem())
2118                 show_mem(filter);
2119 }
2120
2121 static inline int
2122 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2123                                 unsigned long did_some_progress,
2124                                 unsigned long pages_reclaimed)
2125 {
2126         /* Do not loop if specifically requested */
2127         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2128                 return 0;
2129
2130         /* Always retry if specifically requested */
2131         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2132                 return 1;
2133
2134         /*
2135          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2136          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2137          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2138          */
2139         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2140                 return 0;
2141
2142         /*
2143          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2144          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2145          * implementations.
2146          */
2147         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2148                 return 1;
2149
2150         /*
2151          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2152          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2153          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2154          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2155          * allocation still fails, we stop retrying.
2156          */
2157         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2158                 return 1;
2159
2160         return 0;
2161 }
2162
2163 static inline struct page *
2164 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2165         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2166         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2167         int migratetype)
2168 {
2169         struct page *page;
2170
2171         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2172         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2173                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2174                 return NULL;
2175         }
2176
2177         /*
2178          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2179          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2180          * we're still under heavy pressure.
2181          */
2182         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2183                 order, zonelist, high_zoneidx,
2184                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2185                 preferred_zone, migratetype);
2186         if (page)
2187                 goto out;
2188
2189         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2190                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2191                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2192                         goto out;
2193                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2194                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2195                         goto out;
2196                 /*
2197                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2198                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2199                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2200                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2201                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2202                  */
2203                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2204                         goto out;
2205         }
2206         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2207         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2208
2209 out:
2210         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2211         return page;
2212 }
2213
2214 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2215 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2216 static struct page *
2217 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2218         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2219         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2220         int migratetype, bool sync_migration,
2221         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2222         unsigned long *did_some_progress)
2223 {
2224         if (!order)
2225                 return NULL;
2226
2227         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2228                 *deferred_compaction = true;
2229                 return NULL;
2230         }
2231
2232         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2233         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2234                                                 nodemask, sync_migration,
2235                                                 contended_compaction);
2236         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2237
2238         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2239                 struct page *page;
2240
2241                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2242                 drain_pages(get_cpu());
2243                 put_cpu();
2244
2245                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2246                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2247                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2248                                 preferred_zone, migratetype);
2249                 if (page) {
2250                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2251                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2252                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2253                         return page;
2254                 }
2255
2256                 /*
2257                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2258                  * The most likely reason is that pages exist,
2259                  * but not enough to satisfy watermarks.
2260                  */
2261                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2262
2263                 /*
2264                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2265                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2266                  */
2267                 if (sync_migration)
2268                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2269
2270                 cond_resched();
2271         }
2272
2273         return NULL;
2274 }
2275 #else
2276 static inline struct page *
2277 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2278         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2279         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2280         int migratetype, bool sync_migration,
2281         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2282         unsigned long *did_some_progress)
2283 {
2284         return NULL;
2285 }
2286 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2287
2288 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2289 static int
2290 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2291                   nodemask_t *nodemask)
2292 {
2293         struct reclaim_state reclaim_state;
2294         int progress;
2295
2296         cond_resched();
2297
2298         /* We now go into synchronous reclaim */
2299         cpuset_memory_pressure_bump();
2300         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2301         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2302         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2303         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2304
2305         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2306
2307         current->reclaim_state = NULL;
2308         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2309         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2310
2311         cond_resched();
2312
2313         return progress;
2314 }
2315
2316 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2317 static inline struct page *
2318 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2319         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2320         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2321         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2322 {
2323         struct page *page = NULL;
2324         bool drained = false;
2325
2326         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2327                                                nodemask);
2328         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2329                 return NULL;
2330
2331         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2332         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2333                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2334
2335 retry:
2336         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2337                                         zonelist, high_zoneidx,
2338                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2339                                         preferred_zone, migratetype);
2340
2341         /*
2342          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2343          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2344          */
2345         if (!page && !drained) {
2346                 drain_all_pages();
2347                 drained = true;
2348                 goto retry;
2349         }
2350
2351         return page;
2352 }
2353
2354 /*
2355  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2356  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2357  */
2358 static inline struct page *
2359 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2360         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2361         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2362         int migratetype)
2363 {
2364         struct page *page;
2365
2366         do {
2367                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2368                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2369                         preferred_zone, migratetype);
2370
2371                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2372                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2373         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2374
2375         return page;
2376 }
2377
2378 static void reset_alloc_batches(struct zonelist *zonelist,
2379                                 enum zone_type high_zoneidx,
2380                                 struct zone *preferred_zone)
2381 {
2382         struct zoneref *z;
2383         struct zone *zone;
2384
2385         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2386                 /*
2387                  * Only reset the batches of zones that were actually
2388                  * considered in the fairness pass, we don't want to
2389                  * trash fairness information for zones that are not
2390                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2391                  */
2392                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2393                         continue;
2394                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2395                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2396                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2397         }
2398 }
2399
2400 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2401                              struct zonelist *zonelist,
2402                              enum zone_type high_zoneidx,
2403                              struct zone *preferred_zone)
2404 {
2405         struct zoneref *z;
2406         struct zone *zone;
2407
2408         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2409                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2410 }
2411
2412 static inline int
2413 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2414 {
2415         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2416         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2417
2418         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2419         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2420
2421         /*
2422          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2423          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2424          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2425          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2426          */
2427         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2428
2429         if (!wait) {
2430                 /*
2431                  * Not worth trying to allocate harder for
2432                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2433                  */
2434                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2435                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2436                 /*
2437                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2438                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2439                  */
2440                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2441         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2442                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2443
2444         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2445                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2446                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2447                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2448                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2449                 else if (!in_interrupt() &&
2450                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2451                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2452                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2453         }
2454 #ifdef CONFIG_CMA
2455         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2456                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2457 #endif
2458         return alloc_flags;
2459 }
2460
2461 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2462 {
2463         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2464 }
2465
2466 static inline struct page *
2467 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2468         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2469         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2470         int migratetype)
2471 {
2472         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2473         struct page *page = NULL;
2474         int alloc_flags;
2475         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2476         unsigned long did_some_progress;
2477         bool sync_migration = false;
2478         bool deferred_compaction = false;
2479         bool contended_compaction = false;
2480
2481         /*
2482          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2483          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2484          * be using allocators in order of preference for an area that is
2485          * too large.
2486          */
2487         if (order >= MAX_ORDER) {
2488                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2489                 return NULL;
2490         }
2491
2492         /*
2493          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2494          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2495          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2496          * using a larger set of nodes after it has established that the
2497          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2498          * over allocated.
2499          */
2500         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2501             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2502                 goto nopage;
2503
2504 restart:
2505         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2506                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2507
2508         /*
2509          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2510          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2511          * to how we want to proceed.
2512          */
2513         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2514
2515         /*
2516          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2517          * cpusets.
2518          */
2519         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2520                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2521                                         &preferred_zone);
2522
2523 rebalance:
2524         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2525         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2526                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2527                         preferred_zone, migratetype);
2528         if (page)
2529                 goto got_pg;
2530
2531         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2532         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2533                 /*
2534                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2535                  * the allocation is high priority and these type of
2536                  * allocations are system rather than user orientated
2537                  */
2538                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2539
2540                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2541                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2542                                 preferred_zone, migratetype);
2543                 if (page) {
2544                         goto got_pg;
2545                 }
2546         }
2547
2548         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2549         if (!wait) {
2550                 /*
2551                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2552                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2553                  * type of allocation to fail.
2554                  */
2555                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2556                 goto nopage;
2557         }
2558
2559         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2560         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2561                 goto nopage;
2562
2563         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2564         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2565                 goto nopage;
2566
2567         /*
2568          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2569          * attempts after direct reclaim are synchronous
2570          */
2571         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2572                                         zonelist, high_zoneidx,
2573                                         nodemask,
2574                                         alloc_flags, preferred_zone,
2575                                         migratetype, sync_migration,
2576                                         &contended_compaction,
2577                                         &deferred_compaction,
2578                                         &did_some_progress);
2579         if (page)
2580                 goto got_pg;
2581         sync_migration = true;
2582
2583         /*
2584          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2585          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2586          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2587          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2588          */
2589         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2590                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2591                 goto nopage;
2592
2593         /* Try direct reclaim and then allocating */
2594         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2595                                         zonelist, high_zoneidx,
2596                                         nodemask,
2597                                         alloc_flags, preferred_zone,
2598                                         migratetype, &did_some_progress);
2599         if (page)
2600                 goto got_pg;
2601
2602         /*
2603          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2604          * running out of options and have to consider going OOM
2605          */
2606         if (!did_some_progress) {
2607                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2608                         if (oom_killer_disabled)
2609                                 goto nopage;
2610                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2611                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2612                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2613                                 goto nopage;
2614                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2615                                         zonelist, high_zoneidx,
2616                                         nodemask, preferred_zone,
2617                                         migratetype);
2618                         if (page)
2619                                 goto got_pg;
2620
2621                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2622                                 /*
2623                                  * The oom killer is not called for high-order
2624                                  * allocations that may fail, so if no progress
2625                                  * is being made, there are no other options and
2626                                  * retrying is unlikely to help.
2627                                  */
2628                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2629                                         goto nopage;
2630                                 /*
2631                                  * The oom killer is not called for lowmem
2632                                  * allocations to prevent needlessly killing
2633                                  * innocent tasks.
2634                                  */
2635                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2636                                         goto nopage;
2637                         }
2638
2639                         goto restart;
2640                 }
2641         }
2642
2643         /* Check if we should retry the allocation */
2644         pages_reclaimed += did_some_progress;
2645         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2646                                                 pages_reclaimed)) {
2647                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2648                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2649                 goto rebalance;
2650         } else {
2651                 /*
2652                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2653                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2654                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2655                  */
2656                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2657                                         zonelist, high_zoneidx,
2658                                         nodemask,
2659                                         alloc_flags, preferred_zone,
2660                                         migratetype, sync_migration,
2661                                         &contended_compaction,
2662                                         &deferred_compaction,
2663                                         &did_some_progress);
2664                 if (page)
2665                         goto got_pg;
2666         }
2667
2668 nopage:
2669         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2670         return page;
2671 got_pg:
2672         if (kmemcheck_enabled)
2673                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2674
2675         return page;
2676 }
2677
2678 /*
2679  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2680  */
2681 struct page *
2682 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2683                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2684 {
2685         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2686         struct zone *preferred_zone;
2687         struct page *page = NULL;
2688         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2689         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2690         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2691
2692         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2693
2694         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2695
2696         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2697
2698         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2699                 return NULL;
2700
2701         /*
2702          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2703          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2704          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2705          */
2706         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2707                 return NULL;
2708
2709 retry_cpuset:
2710         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2711
2712         /* The preferred zone is used for statistics later */
2713         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2714                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2715                                 &preferred_zone);
2716         if (!preferred_zone)
2717                 goto out;
2718
2719 #ifdef CONFIG_CMA
2720         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2721                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2722 #endif
2723 retry:
2724         /* First allocation attempt */
2725         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2726                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2727                         preferred_zone, migratetype);
2728         if (unlikely(!page)) {
2729                 /*
2730                  * The first pass makes sure allocations are spread
2731                  * fairly within the local node.  However, the local
2732                  * node might have free pages left after the fairness
2733                  * batches are exhausted, and remote zones haven't
2734                  * even been considered yet.  Try once more without
2735                  * fairness, and include remote zones now, before
2736                  * entering the slowpath and waking kswapd: prefer
2737                  * spilling to a remote zone over swapping locally.
2738                  */
2739                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2740                         reset_alloc_batches(zonelist, high_zoneidx,
2741                                             preferred_zone);
2742                         alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2743                         goto retry;
2744                 }
2745                 /*
2746                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2747                  * can deadlock because I/O on the device might not
2748                  * complete.
2749                  */
2750                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2751                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2752                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2753                                 preferred_zone, migratetype);
2754         }
2755
2756         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2757
2758 out:
2759         /*
2760          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2761          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2762          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2763          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2764          */
2765         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2766                 goto retry_cpuset;
2767
2768         return page;
2769 }
2770 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2771
2772 /*
2773  * Common helper functions.
2774  */
2775 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2776 {
2777         struct page *page;
2778
2779         /*
2780          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2781          * a highmem page
2782          */
2783         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2784
2785         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2786         if (!page)
2787                 return 0;
2788         return (unsigned long) page_address(page);
2789 }
2790 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2791
2792 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2793 {
2794         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2795 }
2796 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2797
2798 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2799 {
2800         if (put_page_testzero(page)) {
2801                 if (order == 0)
2802                         free_hot_cold_page(page, 0);
2803                 else
2804                         __free_pages_ok(page, order);
2805         }
2806 }
2807
2808 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2809
2810 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2811 {
2812         if (addr != 0) {
2813                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2814                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2815         }
2816 }
2817
2818 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2819
2820 /*
2821  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2822  * of the current memory cgroup.
2823  *
2824  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2825  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2826  */
2827 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2828 {
2829         struct page *page;
2830         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2831
2832         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2833                 return NULL;
2834         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2835         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2836         return page;
2837 }
2838
2839 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2840 {
2841         struct page *page;
2842         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2843
2844         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2845                 return NULL;
2846         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2847         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2848         return page;
2849 }
2850
2851 /*
2852  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2853  * alloc_kmem_pages.
2854  */
2855 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2856 {
2857         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2858         __free_pages(page, order);
2859 }
2860
2861 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2862 {
2863         if (addr != 0) {
2864                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2865                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2866         }
2867 }
2868
2869 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2870 {
2871         if (addr) {
2872                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2873                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2874
2875                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2876                 while (used < alloc_end) {
2877                         free_page(used);
2878                         used += PAGE_SIZE;
2879                 }
2880         }
2881         return (void *)addr;
2882 }
2883
2884 /**
2885  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2886  * @size: the number of bytes to allocate
2887  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2888  *
2889  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2890  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2891  * allocate memory in power-of-two pages.
2892  *
2893  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2894  *
2895  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2896  */
2897 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2898 {
2899         unsigned int order = get_order(size);
2900         unsigned long addr;
2901
2902         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2903         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2904 }
2905 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2906
2907 /**
2908  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2909  *                         pages on a node.
2910  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2911  * @size: the number of bytes to allocate
2912  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2913  *
2914  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2915  * back.
2916  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2917  * but is not exact.
2918  */
2919 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2920 {
2921         unsigned order = get_order(size);
2922         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2923         if (!p)
2924                 return NULL;
2925         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2926 }
2927 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2928
2929 /**
2930  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2931  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2932  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2933  *
2934  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2935  */
2936 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2937 {
2938         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2939         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2940
2941         while (addr < end) {
2942                 free_page(addr);
2943                 addr += PAGE_SIZE;
2944         }
2945 }
2946 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2947
2948 /**
2949  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2950  * @offset: The zone index of the highest zone
2951  *
2952  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2953  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2954  * zone, the number of pages is calculated as:
2955  *     managed_pages - high_pages
2956  */
2957 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2958 {
2959         struct zoneref *z;
2960         struct zone *zone;
2961
2962         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2963         unsigned long sum = 0;
2964
2965         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2966
2967         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2968                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2969                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2970                 if (size > high)
2971                         sum += size - high;
2972         }
2973
2974         return sum;
2975 }
2976
2977 /**
2978  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2979  *
2980  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2981  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2982  */
2983 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2984 {
2985         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2986 }
2987 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2988
2989 /**
2990  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2991  *
2992  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2993  * high watermark within all zones.
2994  */
2995 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2996 {
2997         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2998 }
2999
3000 static inline void show_node(struct zone *zone)
3001 {
3002         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3003                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3004 }
3005
3006 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3007 {
3008         val->totalram = totalram_pages;
3009         val->sharedram = 0;
3010         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3011         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3012         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3013         val->freehigh = nr_free_highpages();
3014         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3015 }
3016
3017 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3018
3019 #ifdef CONFIG_NUMA
3020 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3021 {
3022         int zone_type;          /* needs to be signed */
3023         unsigned long managed_pages = 0;
3024         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3025
3026         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3027                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3028         val->totalram = managed_pages;
3029         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3030 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3031         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3032         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3033                         NR_FREE_PAGES);
3034 #else
3035         val->totalhigh = 0;
3036         val->freehigh = 0;
3037 #endif
3038         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3039 }
3040 #endif
3041
3042 /*
3043  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3044  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3045  */
3046 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3047 {
3048         bool ret = false;
3049         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3050
3051         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3052                 goto out;
3053
3054         do {
3055                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3056                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3057         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3058 out:
3059         return ret;
3060 }
3061
3062 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3063
3064 static void show_migration_types(unsigned char type)
3065 {
3066         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3067                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3068                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3069                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3070                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3071 #ifdef CONFIG_CMA
3072                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3073 #endif
3074 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3075                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3076 #endif
3077         };
3078         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3079         char *p = tmp;
3080         int i;
3081
3082         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3083                 if (type & (1 << i))
3084                         *p++ = types[i];
3085         }
3086
3087         *p = '\0';
3088         printk("(%s) ", tmp);
3089 }
3090
3091 /*
3092  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3093  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3094  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3095  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3096  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3097  */
3098 void show_free_areas(unsigned int filter)
3099 {
3100         int cpu;
3101         struct zone *zone;
3102
3103         for_each_populated_zone(zone) {
3104                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3105                         continue;
3106                 show_node(zone);
3107                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3108
3109                 for_each_online_cpu(cpu) {
3110                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3111
3112                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3113
3114                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3115                                cpu, pageset->pcp.high,
3116                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3117                 }
3118         }
3119
3120         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3121                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3122                 " unevictable:%lu"
3123                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3124                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3125                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3126                 " free_cma:%lu\n",
3127                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3128                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3129                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3130                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3131                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3132                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3133                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3134                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3135                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3136                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3137                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3138                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3139                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3140                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3141                 global_page_state(NR_SHMEM),
3142                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3143                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3144                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3145
3146         for_each_populated_zone(zone) {
3147                 int i;
3148
3149                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3150                         continue;
3151                 show_node(zone);
3152                 printk("%s"
3153                         " free:%lukB"
3154                         " min:%lukB"
3155                         " low:%lukB"
3156                         " high:%lukB"
3157                         " active_anon:%lukB"
3158                         " inactive_anon:%lukB"
3159                         " active_file:%lukB"
3160                         " inactive_file:%lukB"
3161                         " unevictable:%lukB"
3162                         " isolated(anon):%lukB"
3163                         " isolated(file):%lukB"
3164                         " present:%lukB"
3165                         " managed:%lukB"
3166                         " mlocked:%lukB"
3167                         " dirty:%lukB"
3168                         " writeback:%lukB"
3169                         " mapped:%lukB"
3170                         " shmem:%lukB"
3171                         " slab_reclaimable:%lukB"
3172                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3173                         " kernel_stack:%lukB"
3174                         " pagetables:%lukB"
3175                         " unstable:%lukB"
3176                         " bounce:%lukB"
3177                         " free_cma:%lukB"
3178                         " writeback_tmp:%lukB"
3179                         " pages_scanned:%lu"
3180                         " all_unreclaimable? %s"
3181                         "\n",
3182                         zone->name,
3183                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3184                         K(min_wmark_pages(zone)),
3185                         K(low_wmark_pages(zone)),
3186                         K(high_wmark_pages(zone)),
3187                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3188                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3189                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3190                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3191                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3192                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3193                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3194                         K(zone->present_pages),
3195                         K(zone->managed_pages),
3196                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3197                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3198                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3199                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3200                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3201                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3202                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3203                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3204                                 THREAD_SIZE / 1024,
3205                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3206                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3207                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3208                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3209                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3210                         zone->pages_scanned,
3211                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3212                         );
3213                 printk("lowmem_reserve[]:");
3214                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3215                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3216                 printk("\n");
3217         }
3218
3219         for_each_populated_zone(zone) {
3220                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3221                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3222
3223                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3224                         continue;
3225                 show_node(zone);
3226                 printk("%s: ", zone->name);
3227
3228                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3229                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3230                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3231                         int type;
3232
3233                         nr[order] = area->nr_free;
3234                         total += nr[order] << order;
3235
3236                         types[order] = 0;
3237                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3238                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3239                                         types[order] |= 1 << type;
3240                         }
3241                 }
3242                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3243                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3244                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3245                         if (nr[order])
3246                                 show_migration_types(types[order]);
3247                 }
3248                 printk("= %lukB\n", K(total));
3249         }
3250
3251         hugetlb_show_meminfo();
3252
3253         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3254
3255         show_swap_cache_info();
3256 }
3257
3258 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3259 {
3260         zoneref->zone = zone;
3261         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3262 }
3263
3264 /*
3265  * Builds allocation fallback zone lists.
3266  *
3267  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3268  */
3269 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3270                                 int nr_zones)
3271 {
3272         struct zone *zone;
3273         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3274
3275         do {
3276                 zone_type--;
3277                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3278                 if (populated_zone(zone)) {
3279                         zoneref_set_zone(zone,
3280                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3281                         check_highest_zone(zone_type);
3282                 }
3283         } while (zone_type);
3284
3285         return nr_zones;
3286 }
3287
3288
3289 /*
3290  *  zonelist_order:
3291  *  0 = automatic detection of better ordering.
3292  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3293  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3294  *
3295  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3296  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3297  */
3298 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3299 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3300 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3301
3302 /* zonelist order in the kernel.
3303  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3304  */
3305 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3306 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3307
3308
3309 #ifdef CONFIG_NUMA
3310 /* The value user specified ....changed by config */
3311 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3312 /* string for sysctl */
3313 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3314 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3315
3316 /*
3317  * interface for configure zonelist ordering.
3318  * command line option "numa_zonelist_order"
3319  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3320  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3321  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3322  */
3323
3324 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3325 {
3326         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3327                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3328         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3329                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3330         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3331                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3332         } else {
3333                 printk(KERN_WARNING
3334                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3335                         "%s\n", s);
3336                 return -EINVAL;
3337         }
3338         return 0;
3339 }
3340
3341 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3342 {
3343         int ret;
3344
3345         if (!s)
3346                 return 0;
3347
3348         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3349         if (ret == 0)
3350                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3351
3352         return ret;
3353 }
3354 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3355
3356 /*
3357  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3358  */
3359 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3360                 void __user *buffer, size_t *length,
3361                 loff_t *ppos)
3362 {
3363         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3364         int ret;
3365         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3366
3367         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3368         if (write) {
3369                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3370                         ret = -EINVAL;
3371                         goto out;
3372                 }
3373                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3374         }
3375         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3376         if (ret)
3377                 goto out;
3378         if (write) {
3379                 int oldval = user_zonelist_order;
3380
3381                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3382                 if (ret) {
3383                         /*
3384                          * bogus value.  restore saved string
3385                          */
3386                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3387                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3388                         user_zonelist_order = oldval;
3389                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3390                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3391                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3392                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3393                 }
3394         }
3395 out:
3396         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3397         return ret;
3398 }
3399
3400
3401 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3402 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3403
3404 /**
3405  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3406  * @node: node whose fallback list we're appending
3407  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3408  *
3409  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3410  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3411  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3412  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3413  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3414  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3415  * on them otherwise.
3416  * It returns -1 if no node is found.
3417  */
3418 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3419 {
3420         int n, val;
3421         int min_val = INT_MAX;
3422         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3423         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3424
3425         /* Use the local node if we haven't already */
3426         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3427                 node_set(node, *used_node_mask);
3428                 return node;
3429         }
3430
3431         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3432
3433                 /* Don't want a node to appear more than once */
3434                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3435                         continue;
3436
3437                 /* Use the distance array to find the distance */
3438                 val = node_distance(node, n);
3439
3440                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3441                 val += (n < node);
3442
3443                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3444                 tmp = cpumask_of_node(n);
3445                 if (!cpumask_empty(tmp))
3446                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3447
3448                 /* Slight preference for less loaded node */
3449                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3450                 val += node_load[n];
3451
3452                 if (val < min_val) {
3453                         min_val = val;
3454                         best_node = n;
3455                 }
3456         }
3457
3458         if (best_node >= 0)
3459                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3460
3461         return best_node;
3462 }
3463
3464
3465 /*
3466  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3467  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3468  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3469  */
3470 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3471 {
3472         int j;
3473         struct zonelist *zonelist;
3474
3475         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3476         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3477                 ;
3478         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3479         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3480         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3481 }
3482
3483 /*
3484  * Build gfp_thisnode zonelists
3485  */
3486 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3487 {
3488         int j;
3489         struct zonelist *zonelist;
3490
3491         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3492         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3493         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3494         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3495 }
3496
3497 /*
3498  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3499  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3500  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3501  * may still exist in local DMA zone.
3502  */
3503 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3504
3505 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3506 {
3507         int pos, j, node;
3508         int zone_type;          /* needs to be signed */
3509         struct zone *z;
3510         struct zonelist *zonelist;
3511
3512         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3513         pos = 0;
3514         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3515                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3516                         node = node_order[j];
3517                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3518                         if (populated_zone(z)) {
3519                                 zoneref_set_zone(z,
3520                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3521                                 check_highest_zone(zone_type);
3522                         }
3523                 }
3524         }
3525         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3526         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3527 }
3528
3529 static int default_zonelist_order(void)
3530 {
3531         int nid, zone_type;
3532         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3533         struct zone *z;
3534         int average_size;
3535         /*
3536          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3537          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3538          * into OOM very easily.
3539          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3540          */
3541         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3542         low_kmem_size = 0;
3543         total_size = 0;
3544         for_each_online_node(nid) {
3545                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3546                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3547                         if (populated_zone(z)) {
3548                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3549                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3550                                 total_size += z->managed_pages;
3551                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3552                                 /*
3553                                  * If any node has only lowmem, then node order
3554                                  * is preferred to allow kernel allocations
3555                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3556                                  * on other nodes when there is an abundance of
3557                                  * lowmem available to allocate from.
3558                                  */
3559                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3560                         }
3561                 }
3562         }
3563         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3564             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3565                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3566         /*
3567          * look into each node's config.
3568          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3569          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3570          */
3571         average_size = total_size /
3572                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3573         for_each_online_node(nid) {
3574                 low_kmem_size = 0;
3575                 total_size = 0;
3576                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3577                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3578                         if (populated_zone(z)) {
3579                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3580                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3581                                 total_size += z->present_pages;
3582                         }
3583                 }
3584                 if (low_kmem_size &&
3585                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3586                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3587                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3588         }
3589         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3590 }
3591
3592 static void set_zonelist_order(void)
3593 {
3594         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3595                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3596         else
3597                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3598 }
3599
3600 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3601 {
3602         int j, node, load;
3603         enum zone_type i;
3604         nodemask_t used_mask;
3605         int local_node, prev_node;
3606         struct zonelist *zonelist;
3607         int order = current_zonelist_order;
3608
3609         /* initialize zonelists */
3610         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3611                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3612                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3613                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3614         }
3615
3616         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3617         local_node = pgdat->node_id;
3618         load = nr_online_nodes;
3619         prev_node = local_node;
3620         nodes_clear(used_mask);
3621
3622         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3623         j = 0;
3624
3625         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3626                 /*
3627                  * We don't want to pressure a particular node.
3628                  * So adding penalty to the first node in same
3629                  * distance group to make it round-robin.
3630                  */
3631                 if (node_distance(local_node, node) !=
3632                     node_distance(local_node, prev_node))
3633                         node_load[node] = load;
3634
3635                 prev_node = node;
3636                 load--;
3637                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3638                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3639                 else
3640                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3641         }
3642
3643         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3644                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3645                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3646         }
3647
3648         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3649 }
3650
3651 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3652 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3653 {
3654         struct zonelist *zonelist;
3655         struct zonelist_cache *zlc;
3656         struct zoneref *z;
3657
3658         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3659         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3660         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3661         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3662                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3663 }
3664
3665 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3666 /*
3667  * Return node id of node used for "local" allocations.
3668  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3669  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3670  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3671  */
3672 int local_memory_node(int node)
3673 {
3674         struct zone *zone;
3675
3676         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3677                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3678                                    NULL,
3679                                    &zone);
3680         return zone->node;
3681 }
3682 #endif
3683
3684 #else   /* CONFIG_NUMA */
3685
3686 static void set_zonelist_order(void)
3687 {
3688         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3689 }
3690
3691 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3692 {
3693         int node, local_node;
3694         enum zone_type j;
3695         struct zonelist *zonelist;
3696
3697         local_node = pgdat->node_id;
3698
3699         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3700         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3701
3702         /*
3703          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3704          * of all the other nodes.
3705          * We don't want to pressure a particular node, so when
3706          * building the zones for node N, we make sure that the
3707          * zones coming right after the local ones are those from
3708          * node N+1 (modulo N)
3709          */
3710         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3711                 if (!node_online(node))
3712                         continue;
3713                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3714         }
3715         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3716                 if (!node_online(node))
3717                         continue;
3718                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3719         }
3720
3721         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3722         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3723 }
3724
3725 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3726 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3727 {
3728         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3729 }
3730
3731 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3732
3733 /*
3734  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3735  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3736  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3737  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3738  * with interrupts disabled.
3739  *
3740  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3741  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3742  * hotplugged processors.
3743  *
3744  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3745  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3746  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3747  */
3748 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3749 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3750 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3751
3752 /*
3753  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3754  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3755  */
3756 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3757
3758 /* return values int ....just for stop_machine() */
3759 static int __build_all_zonelists(void *data)
3760 {
3761         int nid;
3762         int cpu;
3763         pg_data_t *self = data;
3764
3765 #ifdef CONFIG_NUMA
3766         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3767 #endif
3768
3769         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3770                 build_zonelists(self);
3771                 build_zonelist_cache(self);
3772         }
3773
3774         for_each_online_node(nid) {
3775                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3776
3777                 build_zonelists(pgdat);
3778                 build_zonelist_cache(pgdat);
3779         }
3780
3781         /*
3782          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3783          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3784          * each zone will be allocated later when the per cpu
3785          * allocator is available.
3786          *
3787          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3788          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3789          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3790          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3791          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3792          * (a chicken-egg dilemma).
3793          */
3794         for_each_possible_cpu(cpu) {
3795                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3796
3797 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3798                 /*
3799                  * We now know the "local memory node" for each node--
3800                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3801                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3802                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3803                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3804                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3805                  */
3806                 if (cpu_online(cpu))
3807                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3808 #endif
3809         }
3810
3811         return 0;
3812 }
3813
3814 /*
3815  * Called with zonelists_mutex held always
3816  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3817  */
3818 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3819 {
3820         set_zonelist_order();
3821
3822         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3823                 __build_all_zonelists(NULL);
3824                 mminit_verify_zonelist();
3825                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3826         } else {
3827 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3828                 if (zone)
3829                         setup_zone_pageset(zone);
3830 #endif
3831                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3832                    of zonelist */
3833                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3834                 /* cpuset refresh routine should be here */
3835         }
3836         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3837         /*
3838          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3839          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3840          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3841          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3842          * disabled and enable it later
3843          */
3844         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3845                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3846         else
3847                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3848
3849         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3850                 "Total pages: %ld\n",
3851                         nr_online_nodes,
3852                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3853                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3854                         vm_total_pages);
3855 #ifdef CONFIG_NUMA
3856         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3857 #endif
3858 }
3859
3860 /*
3861  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3862  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3863  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3864  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3865  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3866  * conservative, even though it seems large.
3867  *
3868  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3869  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3870  */
3871 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3872
3873 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3874 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3875 {
3876         unsigned long size = 1;
3877
3878         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3879
3880         while (size < pages)
3881                 size <<= 1;
3882
3883         /*
3884          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3885          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3886          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3887          */
3888         size = min(size, 4096UL);
3889
3890         return max(size, 4UL);
3891 }
3892 #else
3893 /*
3894  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3895  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3896  *
3897  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3898  *
3899  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3900  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3901  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3902  *
3903  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3904  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3905  *
3906  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3907  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3908  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3909  */
3910 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3911 {
3912         return 4096UL;
3913 }
3914 #endif
3915
3916 /*
3917  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3918  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3919  * hash function before the remainder is taken.
3920  */
3921 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3922 {
3923         return ffz(~size);
3924 }
3925
3926 /*
3927  * Check if a pageblock contains reserved pages
3928  */
3929 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3930 {
3931         unsigned long pfn;
3932
3933         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3934                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3935                         return 1;
3936         }
3937         return 0;
3938 }
3939
3940 /*
3941  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3942  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3943  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3944  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3945  * blocks as reclaim kicks in
3946  */
3947 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3948 {
3949         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3950         struct page *page;
3951         unsigned long block_migratetype;
3952         int reserve;
3953         int old_reserve;
3954
3955         /*
3956          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3957          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3958          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3959          * the block.
3960          */
3961         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3962         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3963         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3964         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3965                                                         pageblock_order;
3966
3967         /*
3968          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3969          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3970          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3971          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3972          * future allocation of hugepages at runtime.
3973          */
3974         reserve = min(2, reserve);
3975         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3976
3977         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3978         if (reserve == old_reserve)
3979                 return;
3980         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3981
3982         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3983                 if (!pfn_valid(pfn))
3984                         continue;
3985                 page = pfn_to_page(pfn);
3986
3987                 /* Watch out for overlapping nodes */
3988                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3989                         continue;
3990
3991                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3992
3993                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3994                 if (reserve > 0) {
3995                         /*
3996                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3997                          * them.
3998                          */
3999                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4000                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4001                                 continue;
4002
4003                         /* If this block is reserved, account for it */
4004                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4005                                 reserve--;
4006                                 continue;
4007                         }
4008
4009                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4010                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4011                                 set_pageblock_migratetype(page,
4012                                                         MIGRATE_RESERVE);
4013                                 move_freepages_block(zone, page,
4014                                                         MIGRATE_RESERVE);
4015                                 reserve--;
4016                                 continue;
4017                         }
4018                 } else if (!old_reserve) {
4019                         /*
4020                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4021                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4022                          */
4023                         break;
4024                 }
4025
4026                 /*
4027                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4028                  * take it back
4029                  */
4030                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4031                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4032                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4033                 }
4034         }
4035 }
4036
4037 /*
4038  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4039  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4040  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4041  */
4042 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4043                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4044 {
4045         struct page *page;
4046         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4047         unsigned long pfn;
4048         struct zone *z;
4049
4050         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4051                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4052
4053         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4054         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4055                 /*
4056                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4057                  * handed to this function.  They do not
4058                  * exist on hotplugged memory.
4059                  */
4060                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4061                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4062                                 continue;
4063                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4064                                 continue;
4065                 }
4066                 page = pfn_to_page(pfn);
4067                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4068                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4069                 init_page_count(page);
4070                 page_mapcount_reset(page);
4071                 page_cpupid_reset_last(page);
4072                 SetPageReserved(page);
4073                 /*
4074                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4075                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4076                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4077                  * the address space during boot when many long-lived
4078                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4079                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4080                  * setup_zone_migrate_reserve()
4081                  *
4082                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4083                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4084                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4085                  * pfn out of zone.
4086                  */
4087                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4088                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4089                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4090                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4091
4092                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4093 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4094                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4095                 if (!is_highmem_idx(zone))
4096                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4097 #endif
4098         }
4099 }
4100
4101 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4102 {
4103         int order, t;
4104         for_each_migratetype_order(order, t) {
4105                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4106                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4107         }
4108 }
4109
4110 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4111 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4112         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4113 #endif
4114
4115 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4116 {
4117 #ifdef CONFIG_MMU
4118         int batch;
4119
4120         /*
4121          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4122          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4123          *
4124          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4125          */
4126         batch = zone->managed_pages / 1024;
4127         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4128                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4129         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4130         if (batch < 1)
4131                 batch = 1;
4132
4133         /*
4134          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4135          * of 2 value was found to be more likely to have
4136          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4137          *
4138          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4139          * batches of pages, one task can end up with a lot
4140          * of pages of one half of the possible page colors
4141          * and the other with pages of the other colors.
4142          */
4143         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4144
4145         return batch;
4146
4147 #else
4148         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4149          * conditions.
4150          *
4151          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4152          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4153          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4154          *
4155          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4156          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4157          * can be a significant delay between the individual batches being
4158          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4159          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4160          */
4161         return 0;
4162 #endif
4163 }
4164
4165 /*
4166  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4167  * ->batch must never be higher then ->high.
4168  * The following function updates them in a safe manner without read side
4169  * locking.
4170  *
4171  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4172  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4173  *
4174  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4175  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4176  * exist).
4177  */
4178 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4179                 unsigned long batch)
4180 {
4181        /* start with a fail safe value for batch */
4182         pcp->batch = 1;
4183         smp_wmb();
4184
4185        /* Update high, then batch, in order */
4186         pcp->high = high;
4187         smp_wmb();
4188
4189         pcp->batch = batch;
4190 }
4191
4192 /* a companion to pageset_set_high() */
4193 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4194 {
4195         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4196 }
4197
4198 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4199 {
4200         struct per_cpu_pages *pcp;
4201         int migratetype;
4202
4203         memset(p, 0, sizeof(*p));
4204
4205         pcp = &p->pcp;
4206         pcp->count = 0;
4207         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4208                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4209 }
4210
4211 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4212 {
4213         pageset_init(p);
4214         pageset_set_batch(p, batch);
4215 }
4216
4217 /*
4218  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4219  * to the value high for the pageset p.
4220  */
4221 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4222                                 unsigned long high)
4223 {
4224         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4225         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4226                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4227
4228         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4229 }
4230
4231 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4232                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4233 {
4234         if (percpu_pagelist_fraction)
4235                 pageset_set_high(pcp,
4236                         (zone->managed_pages /
4237                                 percpu_pagelist_fraction));
4238         else
4239                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4240 }
4241
4242 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4243 {
4244         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4245
4246         pageset_init(pcp);
4247         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4248 }
4249
4250 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4251 {
4252         int cpu;
4253         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4254         for_each_possible_cpu(cpu)
4255                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4256 }
4257
4258 /*
4259  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4260  * Before this call only boot pagesets were available.
4261  */
4262 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4263 {
4264         struct zone *zone;
4265
4266         for_each_populated_zone(zone)
4267                 setup_zone_pageset(zone);
4268 }
4269
4270 static noinline __init_refok
4271 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4272 {
4273         int i;
4274         size_t alloc_size;
4275
4276         /*
4277          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4278          * per zone.
4279          */
4280         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4281                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4282         zone->wait_table_bits =
4283                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4284         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4285                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4286
4287         if (!slab_is_available()) {
4288                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4289                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4290                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4291         } else {
4292                 /*
4293                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4294                  * via memory hot-add.
4295                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4296                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4297                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4298                  * node itself as well.
4299                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4300                  * necessary.
4301                  */
4302                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4303         }
4304         if (!zone->wait_table)
4305                 return -ENOMEM;
4306
4307         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4308                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4309
4310         return 0;
4311 }
4312
4313 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4314 {
4315         /*
4316          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4317          * relies on the ability of the linker to provide the
4318          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4319          */
4320         zone->pageset = &boot_pageset;
4321
4322         if (populated_zone(zone))
4323                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4324                         zone->name, zone->present_pages,
4325                                          zone_batchsize(zone));
4326 }
4327
4328 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4329                                         unsigned long zone_start_pfn,
4330                                         unsigned long size,
4331                                         enum memmap_context context)
4332 {
4333         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4334         int ret;
4335         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4336         if (ret)
4337                 return ret;
4338         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4339
4340         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4341
4342         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4343                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4344                         pgdat->node_id,
4345                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4346                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4347
4348         zone_init_free_lists(zone);
4349
4350         return 0;
4351 }
4352
4353 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4354 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4355 /*
4356  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4357  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4358  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4359  * alternative
4360  */
4361 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4362 {
4363         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4364         int nid;
4365         /*
4366          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4367          * when the kernel is running single-threaded.
4368          */
4369         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4370         static int __meminitdata last_nid;
4371
4372         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4373                 return last_nid;
4374
4375         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4376         if (nid != -1) {
4377                 last_start_pfn = start_pfn;
4378                 last_end_pfn = end_pfn;
4379                 last_nid = nid;
4380         }
4381
4382         return nid;
4383 }
4384 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4385
4386 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4387 {
4388         int nid;
4389
4390         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4391         if (nid >= 0)
4392                 return nid;
4393         /* just returns 0 */
4394         return 0;
4395 }
4396
4397 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4398 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4399 {
4400         int nid;
4401
4402         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4403         if (nid >= 0 && nid != node)
4404                 return false;
4405         return true;
4406 }
4407 #endif
4408
4409 /**
4410  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4411  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4412  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4413  *
4414  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4415  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4416  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4417  * manually.
4418  */
4419 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4420 {
4421         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4422         int i, this_nid;
4423
4424         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4425                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4426                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4427
4428                 if (start_pfn < end_pfn)
4429                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4430                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4431                                         this_nid);
4432         }
4433 }
4434
4435 /**
4436  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4437  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4438  *
4439  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4440  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4441  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4442  */
4443 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4444 {
4445         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4446         int i, this_nid;
4447
4448         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4449                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4450 }
4451
4452 /**
4453  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4454  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4455  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4456  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4457  *
4458  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4459  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4460  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4461  * PFNs will be 0.
4462  */
4463 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4464                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4465 {
4466         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4467         int i;
4468
4469         *start_pfn = -1UL;
4470         *end_pfn = 0;
4471
4472         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4473                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4474                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4475         }
4476
4477         if (*start_pfn == -1UL)
4478                 *start_pfn = 0;
4479 }
4480
4481 /*
4482  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4483  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4484  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4485  */
4486 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4487 {
4488         int zone_index;
4489         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4490                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4491                         continue;
4492
4493                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4494                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4495                         break;
4496         }
4497
4498         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4499         movable_zone = zone_index;
4500 }
4501
4502 /*
4503  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4504  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4505  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4506  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4507  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4508  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4509  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4510  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4511  */
4512 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4513                                         unsigned long zone_type,
4514                                         unsigned long node_start_pfn,
4515                                         unsigned long node_end_pfn,
4516                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4517                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4518 {
4519         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4520         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4521                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4522                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4523                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4524                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4525                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4526
4527                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4528                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4529                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4530                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4531
4532                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4533                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4534                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4535         }
4536 }
4537
4538 /*
4539  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4540  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4541  */
4542 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4543                                         unsigned long zone_type,
4544                                         unsigned long node_start_pfn,
4545                                         unsigned long node_end_pfn,
4546                                         unsigned long *ignored)
4547 {
4548         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4549
4550         /* Get the start and end of the zone */
4551         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4552         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4553         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4554                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4555                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4556
4557         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4558         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4559                 return 0;
4560
4561         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4562         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4563         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4564
4565         /* Return the spanned pages */
4566         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4567 }
4568
4569 /*
4570  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4571  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4572  */
4573 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4574                                 unsigned long range_start_pfn,
4575                                 unsigned long range_end_pfn)
4576 {
4577         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4578         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4579         int i;
4580
4581         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4582                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4583                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4584                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4585         }
4586         return nr_absent;
4587 }
4588
4589 /**
4590  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4591  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4592  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4593  *
4594  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4595  */
4596 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4597                                                         unsigned long end_pfn)
4598 {
4599         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4600 }
4601
4602 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4603 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4604                                         unsigned long zone_type,
4605                                         unsigned long node_start_pfn,
4606                                         unsigned long node_end_pfn,
4607                                         unsigned long *ignored)
4608 {
4609         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4610         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4611         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4612
4613         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4614         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4615
4616         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4617                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4618                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4619         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4620 }
4621
4622 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4623 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4624                                         unsigned long zone_type,
4625                                         unsigned long node_start_pfn,
4626                                         unsigned long node_end_pfn,
4627                                         unsigned long *zones_size)
4628 {
4629         return zones_size[zone_type];
4630 }
4631
4632 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4633                                                 unsigned long zone_type,
4634                                                 unsigned long node_start_pfn,
4635                                                 unsigned long node_end_pfn,
4636                                                 unsigned long *zholes_size)
4637 {
4638         if (!zholes_size)
4639                 return 0;
4640
4641         return zholes_size[zone_type];
4642 }
4643
4644 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4645
4646 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4647                                                 unsigned long node_start_pfn,
4648                                                 unsigned long node_end_pfn,
4649                                                 unsigned long *zones_size,
4650                                                 unsigned long *zholes_size)
4651 {
4652         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4653         enum zone_type i;
4654
4655         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4656                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4657                                                          node_start_pfn,
4658                                                          node_end_pfn,
4659                                                          zones_size);
4660         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4661
4662         realtotalpages = totalpages;
4663         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4664                 realtotalpages -=
4665                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4666                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4667                                                   zholes_size);
4668         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4669         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4670                                                         realtotalpages);
4671 }
4672
4673 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4674 /*
4675  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4676  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4677  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4678  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4679  * bytes.
4680  */
4681 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4682 {
4683         unsigned long usemapsize;
4684
4685         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4686         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4687         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4688         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4689         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4690
4691         return usemapsize / 8;
4692 }
4693
4694 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4695                                 struct zone *zone,
4696                                 unsigned long zone_start_pfn,
4697                                 unsigned long zonesize)
4698 {
4699         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4700         zone->pageblock_flags = NULL;
4701         if (usemapsize)
4702                 zone->pageblock_flags =
4703                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4704                                                          pgdat->node_id);
4705 }
4706 #else
4707 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4708                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4709 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4710
4711 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4712
4713 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4714 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4715 {
4716         unsigned int order;
4717
4718         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4719         if (pageblock_order)
4720                 return;
4721
4722         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4723                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4724         else
4725                 order = MAX_ORDER - 1;
4726
4727         /*
4728          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4729          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4730          * powerpc.
4731          */
4732         pageblock_order = order;
4733 }
4734 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4735
4736 /*
4737  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4738  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4739  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4740  * the kernel config
4741  */
4742 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4743 {
4744 }
4745
4746 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4747
4748 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4749                                                    unsigned long present_pages)
4750 {
4751         unsigned long pages = spanned_pages;
4752
4753         /*
4754          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4755          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4756          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4757          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4758          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4759          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4760          */
4761         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4762             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4763                 pages = present_pages;
4764
4765         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4766 }
4767
4768 /*
4769  * Set up the zone data structures:
4770  *   - mark all pages reserved
4771  *   - mark all memory queues empty
4772  *   - clear the memory bitmaps
4773  *
4774  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4775  */
4776 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4777                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4778                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4779 {
4780         enum zone_type j;
4781         int nid = pgdat->node_id;
4782         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4783         int ret;
4784
4785         pgdat_resize_init(pgdat);
4786 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4787         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4788         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4789         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4790 #endif
4791         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4792         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4793         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4794
4795         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4796                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4797                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4798
4799                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4800                                                   node_end_pfn, zones_size);
4801                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4802                                                                 node_start_pfn,
4803                                                                 node_end_pfn,
4804                                                                 zholes_size);
4805
4806                 /*
4807                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4808                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4809                  * and per-cpu initialisations
4810                  */
4811                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4812                 if (freesize >= memmap_pages) {
4813                         freesize -= memmap_pages;
4814                         if (memmap_pages)
4815                                 printk(KERN_DEBUG
4816                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4817                                        zone_names[j], memmap_pages);
4818                 } else
4819                         printk(KERN_WARNING
4820                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4821                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4822
4823                 /* Account for reserved pages */
4824                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4825                         freesize -= dma_reserve;
4826                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4827                                         zone_names[0], dma_reserve);
4828                 }
4829
4830                 if (!is_highmem_idx(j))
4831                         nr_kernel_pages += freesize;
4832                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4833                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4834                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4835                 nr_all_pages += freesize;
4836
4837                 zone->spanned_pages = size;
4838                 zone->present_pages = realsize;
4839                 /*
4840                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4841                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4842                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4843                  */
4844                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4845 #ifdef CONFIG_NUMA
4846                 zone->node = nid;
4847                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4848                                                 / 100;
4849                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4850 #endif
4851                 zone->name = zone_names[j];
4852                 spin_lock_init(&zone->lock);
4853                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4854                 zone_seqlock_init(zone);
4855                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4856                 zone_pcp_init(zone);
4857
4858                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4859                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4860
4861                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4862                 if (!size)
4863                         continue;
4864
4865                 set_pageblock_order();
4866                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4867                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4868                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4869                 BUG_ON(ret);
4870                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4871                 zone_start_pfn += size;
4872         }
4873 }
4874
4875 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4876 {
4877         /* Skip empty nodes */
4878         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4879                 return;
4880
4881 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4882         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4883         if (!pgdat->node_mem_map) {
4884                 unsigned long size, start, end;
4885                 struct page *map;
4886
4887                 /*
4888                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4889                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4890                  * for the buddy allocator to function correctly.
4891                  */
4892                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4893                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4894                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4895                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4896                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4897                 if (!map)
4898                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4899                                                                pgdat->node_id);
4900                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4901         }
4902 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4903         /*
4904          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4905          */
4906         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4907                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4908 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4909                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4910                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4911 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4912         }
4913 #endif
4914 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4915 }
4916
4917 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4918                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4919 {
4920         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4921         unsigned long start_pfn = 0;
4922         unsigned long end_pfn = 0;
4923
4924         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4925         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4926
4927         pgdat->node_id = nid;
4928         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4929 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4930         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4931 #endif
4932         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4933                                   zones_size, zholes_size);
4934
4935         alloc_node_mem_map(pgdat);
4936 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4937         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4938                 nid, (unsigned long)pgdat,
4939                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4940 #endif
4941
4942         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4943                             zones_size, zholes_size);
4944 }
4945
4946 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4947
4948 #if MAX_NUMNODES > 1
4949 /*
4950  * Figure out the number of possible node ids.
4951  */
4952 void __init setup_nr_node_ids(void)
4953 {
4954         unsigned int node;
4955         unsigned int highest = 0;
4956
4957         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4958                 highest = node;
4959         nr_node_ids = highest + 1;
4960 }
4961 #endif
4962
4963 /**
4964  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4965  *
4966  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4967  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4968  * all the nodes.
4969  *
4970  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4971  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4972  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4973  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4974  *
4975  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4976  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4977  * populated node map.
4978  *
4979  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4980  * requirement (single node).
4981  */
4982 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4983 {
4984         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4985         unsigned long start, end, mask;
4986         int last_nid = -1;
4987         int i, nid;
4988
4989         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4990                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4991                         last_nid = nid;
4992                         last_end = end;
4993                         continue;
4994                 }
4995
4996                 /*
4997                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4998                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4999                  * too coarse to separate the current node from the last.
5000                  */
5001                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5002                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5003                         mask <<= 1;
5004
5005                 /* accumulate all internode masks */
5006                 accl_mask |= mask;
5007         }
5008
5009         /* convert mask to number of pages */
5010         return ~accl_mask + 1;
5011 }
5012
5013 /* Find the lowest pfn for a node */
5014 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5015 {
5016         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5017         unsigned long start_pfn;
5018         int i;
5019
5020         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5021                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5022
5023         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5024                 printk(KERN_WARNING
5025                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5026                 return 0;
5027         }
5028
5029         return min_pfn;
5030 }
5031
5032 /**
5033  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5034  *
5035  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5036  * add_active_range().
5037  */
5038 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5039 {
5040         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5041 }
5042
5043 /*
5044  * early_calculate_totalpages()
5045  * Sum pages in active regions for movable zone.
5046  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5047  */
5048 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5049 {
5050         unsigned long totalpages = 0;
5051         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5052         int i, nid;
5053
5054         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5055                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5056
5057                 totalpages += pages;
5058                 if (pages)
5059                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5060         }
5061         return totalpages;
5062 }
5063
5064 /*
5065  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5066  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5067  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5068  * others
5069  */
5070 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5071 {
5072         int i, nid;
5073         unsigned long usable_startpfn;
5074         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5075         /* save the state before borrow the nodemask */
5076         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5077         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5078         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5079         struct memblock_region *r;
5080
5081         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5082         find_usable_zone_for_movable();
5083
5084         /*
5085          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5086          * options.
5087          */
5088         if (movable_node_is_enabled()) {
5089                 for_each_memblock(memory, r) {
5090                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5091                                 continue;
5092
5093                         nid = r->nid;
5094
5095                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5096                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5097                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5098                                 usable_startpfn;
5099                 }
5100
5101                 goto out2;
5102         }
5103
5104         /*
5105          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5106          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5107          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5108          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5109          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5110          * what movablecore would have allowed.
5111          */
5112         if (required_movablecore) {
5113                 unsigned long corepages;
5114
5115                 /*
5116                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5117                  * was requested by the user
5118                  */
5119                 required_movablecore =
5120                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5121                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5122
5123                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5124         }
5125
5126         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5127         if (!required_kernelcore)
5128                 goto out;
5129
5130         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5131         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5132
5133 restart:
5134         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5135         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5136         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5137                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5138
5139                 /*
5140                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5141                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5142                  * amount of memory for the kernel
5143                  */
5144                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5145                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5146
5147                 /*
5148                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5149                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5150                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5151                  */
5152                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5153
5154                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5155                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5156                         unsigned long size_pages;
5157
5158                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5159                         if (start_pfn >= end_pfn)
5160                                 continue;
5161
5162                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5163                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5164                                 unsigned long kernel_pages;
5165                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5166                                                                 - start_pfn;
5167
5168                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5169                                                         kernelcore_remaining);
5170                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5171                                                         required_kernelcore);
5172
5173                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5174                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5175
5176                                         /*
5177                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5178                                          * that if we have to rebalance
5179                                          * kernelcore across nodes, we will
5180                                          * not double account here
5181                                          */
5182                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5183                                         continue;
5184                                 }
5185                                 start_pfn = usable_startpfn;
5186                         }
5187
5188                         /*
5189                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5190                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5191                          * number of pages used as kernelcore
5192                          */
5193                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5194                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5195                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5196                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5197
5198                         /*
5199                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5200                          * break if the kernelcore for this node has been
5201                          * satisfied
5202                          */
5203                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5204                                                                 size_pages);
5205                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5206                         if (!kernelcore_remaining)
5207                                 break;
5208                 }
5209         }
5210
5211         /*
5212          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5213          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5214          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5215          * satisfied
5216          */
5217         usable_nodes--;
5218         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5219                 goto restart;
5220
5221 out2:
5222         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5223         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5224                 zone_movable_pfn[nid] =
5225                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5226
5227 out:
5228         /* restore the node_state */
5229         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5230 }
5231
5232 /* Any regular or high memory on that node ? */
5233 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5234 {
5235         enum zone_type zone_type;
5236
5237         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5238                 return;
5239
5240         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5241                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5242                 if (populated_zone(zone)) {
5243                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5244                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5245                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5246                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5247                         break;
5248                 }
5249         }
5250 }
5251
5252 /**
5253  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5254  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5255  *
5256  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5257  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5258  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5259  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5260  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5261  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5262  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5263  * at arch_max_dma_pfn.
5264  */
5265 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5266 {
5267         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5268         int i, nid;
5269
5270         /* Record where the zone boundaries are */
5271         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5272                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5273         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5274                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5275         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5276         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5277         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5278                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5279                         continue;
5280                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5281                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5282                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5283                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5284         }
5285         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5286         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5287
5288         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5289         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5290         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5291
5292         /* Print out the zone ranges */
5293         printk("Zone ranges:\n");
5294         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5295                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5296                         continue;
5297                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5298                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5299                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5300                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5301                 else
5302                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5303                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5304                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5305                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5306         }
5307
5308         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5309         printk("Movable zone start for each node\n");
5310         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5311                 if (zone_movable_pfn[i])
5312                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5313                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5314         }
5315
5316         /* Print out the early node map */
5317         printk("Early memory node ranges\n");
5318         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5319                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5320                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5321
5322         /* Initialise every node */
5323         mminit_verify_pageflags_layout();
5324         setup_nr_node_ids();
5325         for_each_online_node(nid) {
5326                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5327                 free_area_init_node(nid, NULL,
5328                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5329
5330                 /* Any memory on that node */
5331                 if (pgdat->node_present_pages)
5332                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5333                 check_for_memory(pgdat, nid);
5334         }
5335 }
5336
5337 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5338 {
5339         unsigned long long coremem;
5340         if (!p)
5341                 return -EINVAL;
5342
5343         coremem = memparse(p, &p);
5344         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5345
5346         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5347         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5348
5349         return 0;
5350 }
5351
5352 /*
5353  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5354  * cannot be reclaimed or migrated.
5355  */
5356 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5357 {
5358         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5359 }
5360
5361 /*
5362  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5363  * can be reclaimed or migrated.
5364  */
5365 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5366 {
5367         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5368 }
5369
5370 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5371 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5372
5373 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5374
5375 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5376 {
5377         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5378         page_zone(page)->managed_pages += count;
5379         totalram_pages += count;
5380 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5381         if (PageHighMem(page))
5382                 totalhigh_pages += count;
5383 #endif
5384         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5385 }
5386 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5387
5388 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5389 {
5390         void *pos;
5391         unsigned long pages = 0;
5392
5393         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5394         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5395         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5396                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5397                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5398                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5399         }
5400
5401         if (pages && s)
5402                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5403                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5404
5405         return pages;
5406 }
5407 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5408
5409 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5410 void free_highmem_page(struct page *page)
5411 {
5412         __free_reserved_page(page);
5413         totalram_pages++;
5414         page_zone(page)->managed_pages++;
5415         totalhigh_pages++;
5416 }
5417 #endif
5418
5419
5420 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5421 {
5422         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5423         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5424
5425         physpages = get_num_physpages();
5426         codesize = _etext - _stext;
5427         datasize = _edata - _sdata;
5428         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5429         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5430         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5431         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5432
5433         /*
5434          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5435          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5436          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5437          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5438          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5439          */
5440 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5441         do { \
5442                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5443                         size -= adj; \
5444         } while (0)
5445
5446         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5447                      _sinittext, init_code_size);
5448         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5449         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5450         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5451         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5452
5453 #undef  adj_init_size
5454
5455         printk("Memory: %luK/%luK available "
5456                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5457                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5458 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5459                ", %luK highmem"
5460 #endif
5461                "%s%s)\n",
5462                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5463                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5464                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5465                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5466 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5467                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5468 #endif
5469                str ? ", " : "", str ? str : "");
5470 }
5471
5472 /**
5473  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5474  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5475  *
5476  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5477  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5478  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5479  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5480  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5481  * smaller per-cpu batchsize.
5482  */
5483 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5484 {
5485         dma_reserve = new_dma_reserve;
5486 }
5487
5488 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5489 {
5490         free_area_init_node(0, zones_size,
5491                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5492 }
5493
5494 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5495                                  unsigned long action, void *hcpu)
5496 {
5497         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5498
5499         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5500                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5501                 drain_pages(cpu);
5502
5503                 /*
5504                  * Spill the event counters of the dead processor
5505                  * into the current processors event counters.
5506                  * This artificially elevates the count of the current
5507                  * processor.
5508                  */
5509                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5510
5511                 /*
5512                  * Zero the differential counters of the dead processor
5513                  * so that the vm statistics are consistent.
5514                  *
5515                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5516                  * race with what we are doing.
5517                  */
5518                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5519         }
5520         return NOTIFY_OK;
5521 }
5522
5523 void __init page_alloc_init(void)
5524 {
5525         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5526 }
5527
5528 /*
5529  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5530  *      or min_free_kbytes changes.
5531  */
5532 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5533 {
5534         struct pglist_data *pgdat;
5535         unsigned long reserve_pages = 0;
5536         enum zone_type i, j;
5537
5538         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5539                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5540                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5541                         unsigned long max = 0;
5542
5543                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5544                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5545                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5546                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5547                         }
5548
5549                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5550                         max += high_wmark_pages(zone);
5551
5552                         if (max > zone->managed_pages)
5553                                 max = zone->managed_pages;
5554                         reserve_pages += max;
5555                         /*
5556                          * Lowmem reserves are not available to
5557                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5558                          * kswapd tries to balance zones to their high
5559                          * watermark.  As a result, neither should be
5560                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5561                          * situation where reclaim has to clean pages
5562                          * in order to balance the zones.
5563                          */
5564                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5565                 }
5566         }
5567         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5568         totalreserve_pages = reserve_pages;
5569 }
5570
5571 /*
5572  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5573  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5574  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5575  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5576  */
5577 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5578 {
5579         struct pglist_data *pgdat;
5580         enum zone_type j, idx;
5581
5582         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5583                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5584                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5585                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5586
5587                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5588
5589                         idx = j;
5590                         while (idx) {
5591                                 struct zone *lower_zone;
5592
5593                                 idx--;
5594
5595                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5596                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5597
5598                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5599                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5600                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5601                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5602                         }
5603                 }
5604         }
5605
5606         /* update totalreserve_pages */
5607         calculate_totalreserve_pages();
5608 }
5609
5610 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5611 {
5612         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5613         unsigned long lowmem_pages = 0;
5614         struct zone *zone;
5615         unsigned long flags;
5616
5617         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5618         for_each_zone(zone) {
5619                 if (!is_highmem(zone))
5620                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5621         }
5622
5623         for_each_zone(zone) {
5624                 u64 tmp;
5625
5626                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5627                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5628                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5629                 if (is_highmem(zone)) {
5630                         /*
5631                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5632                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5633                          * value here.
5634                          *
5635                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5636                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5637                          * not be capped for highmem.
5638                          */
5639                         unsigned long min_pages;
5640
5641                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5642                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5643                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5644                 } else {
5645                         /*
5646                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5647                          * proportionate to the zone's size.
5648                          */
5649                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5650                 }
5651
5652                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5653                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5654
5655                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5656                                       high_wmark_pages(zone) -
5657                                       low_wmark_pages(zone) -
5658                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5659
5660                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5661                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5662         }
5663
5664         /* update totalreserve_pages */
5665         calculate_totalreserve_pages();
5666 }
5667
5668 /**
5669  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5670  * or when memory is hot-{added|removed}
5671  *
5672  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5673  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5674  */
5675 void setup_per_zone_wmarks(void)
5676 {
5677         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5678         __setup_per_zone_wmarks();
5679         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5680 }
5681
5682 /*
5683  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5684  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5685  * to be referenced again before it is swapped out.
5686  *
5687  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5688  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5689  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5690  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5691  *
5692  * total     target    max
5693  * memory    ratio     inactive anon
5694  * -------------------------------------
5695  *   10MB       1         5MB
5696  *  100MB       1        50MB
5697  *    1GB       3       250MB
5698  *   10GB      10       0.9GB
5699  *  100GB      31         3GB
5700  *    1TB     101        10GB
5701  *   10TB     320        32GB
5702  */
5703 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5704 {
5705         unsigned int gb, ratio;
5706
5707         /* Zone size in gigabytes */
5708         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5709         if (gb)
5710                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5711         else
5712                 ratio = 1;
5713
5714         zone->inactive_ratio = ratio;
5715 }
5716
5717 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5718 {
5719         struct zone *zone;
5720
5721         for_each_zone(zone)
5722                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5723 }
5724
5725 /*
5726  * Initialise min_free_kbytes.
5727  *
5728  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5729  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5730  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5731  *
5732  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5733  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5734  *
5735  * which yields
5736  *
5737  * 16MB:        512k
5738  * 32MB:        724k
5739  * 64MB:        1024k
5740  * 128MB:       1448k
5741  * 256MB:       2048k
5742  * 512MB:       2896k
5743  * 1024MB:      4096k
5744  * 2048MB:      5792k
5745  * 4096MB:      8192k
5746  * 8192MB:      11584k
5747  * 16384MB:     16384k
5748  */
5749 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5750 {
5751         unsigned long lowmem_kbytes;
5752         int new_min_free_kbytes;
5753
5754         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5755         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5756
5757         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5758                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5759                 if (min_free_kbytes < 128)
5760                         min_free_kbytes = 128;
5761                 if (min_free_kbytes > 65536)
5762                         min_free_kbytes = 65536;
5763         } else {
5764                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5765                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5766         }
5767         setup_per_zone_wmarks();
5768         refresh_zone_stat_thresholds();
5769         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5770         setup_per_zone_inactive_ratio();
5771         return 0;
5772 }
5773 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5774
5775 /*
5776  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5777  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5778  *      changes.
5779  */
5780 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5781         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5782 {
5783         int rc;
5784
5785         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5786         if (rc)
5787                 return rc;
5788
5789         if (write) {
5790                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5791                 setup_per_zone_wmarks();
5792         }
5793         return 0;
5794 }
5795
5796 #ifdef CONFIG_NUMA
5797 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5798         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5799 {
5800         struct zone *zone;
5801         int rc;
5802
5803         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5804         if (rc)
5805                 return rc;
5806
5807         for_each_zone(zone)
5808                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5809                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5810         return 0;
5811 }
5812
5813 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5814         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5815 {
5816         struct zone *zone;
5817         int rc;
5818
5819         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5820         if (rc)
5821                 return rc;
5822
5823         for_each_zone(zone)
5824                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5825                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5826         return 0;
5827 }
5828 #endif
5829
5830 /*
5831  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5832  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5833  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5834  *
5835  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5836  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5837  * if in function of the boot time zone sizes.
5838  */
5839 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5840         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5841 {
5842         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5843         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5844         return 0;
5845 }
5846
5847 /*
5848  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5849  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5850  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5851  */
5852 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5853         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5854 {
5855         struct zone *zone;
5856         unsigned int cpu;
5857         int ret;
5858
5859         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5860         if (!write || (ret < 0))
5861                 return ret;
5862
5863         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5864         for_each_populated_zone(zone) {
5865                 unsigned long  high;
5866                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5867                 for_each_possible_cpu(cpu)
5868                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5869                                          high);
5870         }
5871         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5872         return 0;
5873 }
5874
5875 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5876
5877 #ifdef CONFIG_NUMA
5878 static int __init set_hashdist(char *str)
5879 {
5880         if (!str)
5881                 return 0;
5882         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5883         return 1;
5884 }
5885 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5886 #endif
5887
5888 /*
5889  * allocate a large system hash table from bootmem
5890  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5891  *   quantity of entries
5892  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5893  */
5894 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5895                                      unsigned long bucketsize,
5896                                      unsigned long numentries,
5897                                      int scale,
5898                                      int flags,
5899                                      unsigned int *_hash_shift,
5900                                      unsigned int *_hash_mask,
5901                                      unsigned long low_limit,
5902                                      unsigned long high_limit)
5903 {
5904         unsigned long long max = high_limit;
5905         unsigned long log2qty, size;
5906         void *table = NULL;
5907
5908         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5909         if (!numentries) {
5910                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5911                 numentries = nr_kernel_pages;
5912
5913                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5914                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5915                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5916
5917                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5918                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5919                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5920                 else
5921                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5922
5923                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5924                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5925                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5926                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5927                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5928                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5929                                 BUG_ON(!numentries);
5930                         }
5931                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5932                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5933         }
5934         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5935
5936         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5937         if (max == 0) {
5938                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5939                 do_div(max, bucketsize);
5940         }
5941         max = min(max, 0x80000000ULL);
5942
5943         if (numentries < low_limit)
5944                 numentries = low_limit;
5945         if (numentries > max)
5946                 numentries = max;
5947
5948         log2qty = ilog2(numentries);
5949
5950         do {
5951                 size = bucketsize << log2qty;
5952                 if (flags & HASH_EARLY)
5953                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5954                 else if (hashdist)
5955                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5956                 else {
5957                         /*
5958                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5959                          * some pages at the end of hash table which
5960                          * alloc_pages_exact() automatically does
5961                          */
5962                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5963                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5964                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5965                         }
5966                 }
5967         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5968
5969         if (!table)
5970                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5971
5972         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5973                tablename,
5974                (1UL << log2qty),
5975                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5976                size);
5977
5978         if (_hash_shift)
5979                 *_hash_shift = log2qty;
5980         if (_hash_mask)
5981                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5982
5983         return table;
5984 }
5985
5986 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5987 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5988                                                         unsigned long pfn)
5989 {
5990 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5991         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5992 #else
5993         return zone->pageblock_flags;
5994 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5995 }
5996
5997 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5998 {
5999 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6000         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6001         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6002 #else
6003         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6004         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6005 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6006 }
6007
6008 /**
6009  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6010  * @page: The page within the block of interest
6011  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
6012  * @end_bitidx: The last bit of interest
6013  * returns pageblock_bits flags
6014  */
6015 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
6016                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6017 {
6018         struct zone *zone;
6019         unsigned long *bitmap;
6020         unsigned long pfn, bitidx;
6021         unsigned long flags = 0;
6022         unsigned long value = 1;
6023
6024         zone = page_zone(page);
6025         pfn = page_to_pfn(page);
6026         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6027         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6028
6029         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6030                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
6031                         flags |= value;
6032
6033         return flags;
6034 }
6035
6036 /**
6037  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6038  * @page: The page within the block of interest
6039  * @start_bitidx: The first bit of interest
6040  * @end_bitidx: The last bit of interest
6041  * @flags: The flags to set
6042  */
6043 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
6044                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6045 {
6046         struct zone *zone;
6047         unsigned long *bitmap;
6048         unsigned long pfn, bitidx;
6049         unsigned long value = 1;
6050
6051         zone = page_zone(page);
6052         pfn = page_to_pfn(page);
6053         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6054         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6055         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6056
6057         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6058                 if (flags & value)
6059                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6060                 else
6061                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6062 }
6063
6064 /*
6065  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6066  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6067  *
6068  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6069  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6070  * expect this function should be exact.
6071  */
6072 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6073                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6074 {
6075         unsigned long pfn, iter, found;
6076         int mt;
6077
6078         /*
6079          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6080          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6081          */
6082         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6083                 return false;
6084         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6085         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6086                 return false;
6087
6088         pfn = page_to_pfn(page);
6089         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6090                 unsigned long check = pfn + iter;
6091
6092                 if (!pfn_valid_within(check))
6093                         continue;
6094
6095                 page = pfn_to_page(check);
6096
6097                 /*
6098                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6099                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6100                  * handle each tail page individually in migration.
6101                  */
6102                 if (PageHuge(page)) {
6103                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6104                         continue;
6105                 }
6106
6107                 /*
6108                  * We can't use page_count without pin a page
6109                  * because another CPU can free compound page.
6110                  * This check already skips compound tails of THP
6111                  * because their page->_count is zero at all time.
6112                  */
6113                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6114                         if (PageBuddy(page))
6115                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6116                         continue;
6117                 }
6118
6119                 /*
6120                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6121                  * page_count() is not 0.
6122                  */
6123                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6124                         continue;
6125
6126                 if (!PageLRU(page))
6127                         found++;
6128                 /*
6129                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6130                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6131                  * and it still to be fixed.
6132                  */
6133                 /*
6134                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6135                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6136                  *
6137                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6138                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6139                  * page at boot.
6140                  */
6141                 if (found > count)
6142                         return true;
6143         }
6144         return false;
6145 }
6146
6147 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6148 {
6149         struct zone *zone;
6150         unsigned long pfn;
6151
6152         /*
6153          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6154          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6155          * the zone but still within the section.
6156          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6157          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6158          */
6159         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6160                 return false;
6161
6162         zone = page_zone(page);
6163         pfn = page_to_pfn(page);
6164         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6165                 return false;
6166
6167         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6168 }
6169
6170 #ifdef CONFIG_CMA
6171
6172 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6173 {
6174         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6175                              pageblock_nr_pages) - 1);
6176 }
6177
6178 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6179 {
6180         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6181                                 pageblock_nr_pages));
6182 }
6183
6184 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6185 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6186                                         unsigned long start, unsigned long end)
6187 {
6188         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6189         unsigned long nr_reclaimed;
6190         unsigned long pfn = start;
6191         unsigned int tries = 0;
6192         int ret = 0;
6193
6194         migrate_prep();
6195
6196         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6197                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6198                         ret = -EINTR;
6199                         break;
6200                 }
6201
6202                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6203                         cc->nr_migratepages = 0;
6204                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6205                                                          pfn, end, true);
6206                         if (!pfn) {
6207                                 ret = -EINTR;
6208                                 break;
6209                         }
6210                         tries = 0;
6211                 } else if (++tries == 5) {
6212                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6213                         break;
6214                 }
6215
6216                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6217                                                         &cc->migratepages);
6218                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6219
6220                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6221                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6222         }
6223         if (ret < 0) {
6224                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6225                 return ret;
6226         }
6227         return 0;
6228 }
6229
6230 /**
6231  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6232  * @start:      start PFN to allocate
6233  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6234  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6235  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6236  *                      in range must have the same migratetype and it must
6237  *                      be either of the two.
6238  *
6239  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6240  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6241  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6242  * pages fall in.
6243  *
6244  * The PFN range must belong to a single zone.
6245  *
6246  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6247  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6248  * need to be freed with free_contig_range().
6249  */
6250 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6251                        unsigned migratetype)
6252 {
6253         unsigned long outer_start, outer_end;
6254         int ret = 0, order;
6255
6256         struct compact_control cc = {
6257                 .nr_migratepages = 0,
6258                 .order = -1,
6259                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6260                 .sync = true,
6261                 .ignore_skip_hint = true,
6262         };
6263         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6264
6265         /*
6266          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6267          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6268          * have different sizes, and due to the way page allocator
6269          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6270          * that page allocator won't try to merge buddies from
6271          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6272          * other migration type.
6273          *
6274          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6275          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6276          * we are interested in).  This will put all the pages in
6277          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6278          *
6279          * When this is done, we take the pages in range from page
6280          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6281          * page allocator will never consider using them.
6282          *
6283          * This lets us mark the pageblocks back as
6284          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6285          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6286          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6287          */
6288
6289         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6290                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6291                                        false);
6292         if (ret)
6293                 return ret;
6294
6295         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6296         if (ret)
6297                 goto done;
6298
6299         /*
6300          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6301          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6302          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6303          * What we are going to do is to allocate all pages from
6304          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6305          *
6306          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6307          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6308          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6309          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6310          * once this is done free the pages we are not interested in.
6311          *
6312          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6313          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6314          */
6315
6316         lru_add_drain_all();
6317         drain_all_pages();
6318
6319         order = 0;
6320         outer_start = start;
6321         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6322                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6323                         ret = -EBUSY;
6324                         goto done;
6325                 }
6326                 outer_start &= ~0UL << order;
6327         }
6328
6329         /* Make sure the range is really isolated. */
6330         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6331                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6332                        outer_start, end);
6333                 ret = -EBUSY;
6334                 goto done;
6335         }
6336
6337
6338         /* Grab isolated pages from freelists. */
6339         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6340         if (!outer_end) {
6341                 ret = -EBUSY;
6342                 goto done;
6343         }
6344
6345         /* Free head and tail (if any) */
6346         if (start != outer_start)
6347                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6348         if (end != outer_end)
6349                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6350
6351 done:
6352         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6353                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6354         return ret;
6355 }
6356
6357 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6358 {
6359         unsigned int count = 0;
6360
6361         for (; nr_pages--; pfn++) {
6362                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6363
6364                 count += page_count(page) != 1;
6365                 __free_page(page);
6366         }
6367         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6368 }
6369 #endif
6370
6371 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6372 /*
6373  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6374  * page high values need to be recalulated.
6375  */
6376 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6377 {
6378         unsigned cpu;
6379         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6380         for_each_possible_cpu(cpu)
6381                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6382                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6383         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6384 }
6385 #endif
6386
6387 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6388 {
6389         unsigned long flags;
6390         int cpu;
6391         struct per_cpu_pageset *pset;
6392
6393         /* avoid races with drain_pages()  */
6394         local_irq_save(flags);
6395         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6396                 for_each_online_cpu(cpu) {
6397                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6398                         drain_zonestat(zone, pset);
6399                 }
6400                 free_percpu(zone->pageset);
6401                 zone->pageset = &boot_pageset;
6402         }
6403         local_irq_restore(flags);
6404 }
6405
6406 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6407 /*
6408  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6409  */
6410 void
6411 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6412 {
6413         struct page *page;
6414         struct zone *zone;
6415         int order, i;
6416         unsigned long pfn;
6417         unsigned long flags;
6418         /* find the first valid pfn */
6419         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6420                 if (pfn_valid(pfn))
6421                         break;
6422         if (pfn == end_pfn)
6423                 return;
6424         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6425         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6426         pfn = start_pfn;
6427         while (pfn < end_pfn) {
6428                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6429                         pfn++;
6430                         continue;
6431                 }
6432                 page = pfn_to_page(pfn);
6433                 /*
6434                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6435                  * page_count() is not 0.
6436                  */
6437                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6438                         pfn++;
6439                         SetPageReserved(page);
6440                         continue;
6441                 }
6442
6443                 BUG_ON(page_count(page));
6444                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6445                 order = page_order(page);
6446 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6447                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6448                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6449 #endif
6450                 list_del(&page->lru);
6451                 rmv_page_order(page);
6452                 zone->free_area[order].nr_free--;
6453                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6454                         SetPageReserved((page+i));
6455                 pfn += (1 << order);
6456         }
6457         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6458 }
6459 #endif
6460
6461 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6462 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6463 {
6464         struct zone *zone = page_zone(page);
6465         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6466         unsigned long flags;
6467         int order;
6468
6469         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6470         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6471                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6472
6473                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6474                         break;
6475         }
6476         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6477
6478         return order < MAX_ORDER;
6479 }
6480 #endif
6481
6482 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6483         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6484         {1UL << PG_error,               "error"         },
6485         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6486         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6487         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6488         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6489         {1UL << PG_active,              "active"        },
6490         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6491         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6492         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6493         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6494         {1UL << PG_private,             "private"       },
6495         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6496         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6497 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6498         {1UL << PG_head,                "head"          },
6499         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6500 #else
6501         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6502 #endif
6503         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6504         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6505         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6506         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6507         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6508 #ifdef CONFIG_MMU
6509         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6510 #endif
6511 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6512         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6513 #endif
6514 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6515         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6516 #endif
6517 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6518         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6519 #endif
6520 };
6521
6522 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6523 {
6524         const char *delim = "";
6525         unsigned long mask;
6526         int i;
6527
6528         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6529
6530         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6531
6532         /* remove zone id */
6533         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6534
6535         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6536
6537                 mask = pageflag_names[i].mask;
6538                 if ((flags & mask) != mask)
6539                         continue;
6540
6541                 flags &= ~mask;
6542                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6543                 delim = "|";
6544         }
6545
6546         /* check for left over flags */
6547         if (flags)
6548                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6549
6550         printk(")\n");
6551 }
6552
6553 void dump_page_badflags(struct page *page, const char *reason,
6554                 unsigned long badflags)
6555 {
6556         printk(KERN_ALERT
6557                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6558                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6559                 page->mapping, page->index);
6560         dump_page_flags(page->flags);
6561         if (reason)
6562                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6563         if (page->flags & badflags) {
6564                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6565                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6566         }
6567         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6568 }
6569
6570 void dump_page(struct page *page, const char *reason)
6571 {
6572         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6573 }
6574 EXPORT_SYMBOL(dump_page);