ARM: sunxi_defconfig: enable CONFIG_REGULATOR
[cascardo/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page-debug-flags.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/sections.h>
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
69 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
70 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
71
72 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
73 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
75 #endif
76
77 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
78 /*
79  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
80  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
81  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
82  * defined in <linux/topology.h>.
83  */
84 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
85 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
86 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
265                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
266                         start_pfn, start_pfn + sp);
267
268         return ret;
269 }
270
271 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
274                 return 0;
275         if (zone != page_zone(page))
276                 return 0;
277
278         return 1;
279 }
280 /*
281  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
282  */
283 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
286                 return 1;
287         if (!page_is_consistent(zone, page))
288                 return 1;
289
290         return 0;
291 }
292 #else
293 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
294 {
295         return 0;
296 }
297 #endif
298
299 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
300                 unsigned long bad_flags)
301 {
302         static unsigned long resume;
303         static unsigned long nr_shown;
304         static unsigned long nr_unshown;
305
306         /* Don't complain about poisoned pages */
307         if (PageHWPoison(page)) {
308                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
309                 return;
310         }
311
312         /*
313          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
314          * or allow a steady drip of one report per second.
315          */
316         if (nr_shown == 60) {
317                 if (time_before(jiffies, resume)) {
318                         nr_unshown++;
319                         goto out;
320                 }
321                 if (nr_unshown) {
322                         printk(KERN_ALERT
323                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
324                                 nr_unshown);
325                         nr_unshown = 0;
326                 }
327                 nr_shown = 0;
328         }
329         if (nr_shown++ == 0)
330                 resume = jiffies + 60 * HZ;
331
332         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
333                 current->comm, page_to_pfn(page));
334         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
335
336         print_modules();
337         dump_stack();
338 out:
339         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
340         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
341         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
342 }
343
344 /*
345  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
346  *
347  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
348  *
349  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
350  *
351  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
352  * pointing at the head page.
353  *
354  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
355  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
356  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
357  */
358
359 static void free_compound_page(struct page *page)
360 {
361         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
362 }
363
364 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365 {
366         int i;
367         int nr_pages = 1 << order;
368
369         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
370         set_compound_order(page, order);
371         __SetPageHead(page);
372         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
373                 struct page *p = page + i;
374                 set_page_count(p, 0);
375                 p->first_page = page;
376                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
377                 smp_wmb();
378                 __SetPageTail(p);
379         }
380 }
381
382 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
383 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
384 {
385         int i;
386         int nr_pages = 1 << order;
387         int bad = 0;
388
389         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
390                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
391                 bad++;
392         }
393
394         __ClearPageHead(page);
395
396         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
397                 struct page *p = page + i;
398
399                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
400                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
401                         bad++;
402                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
403                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
404                         bad++;
405                 }
406                 __ClearPageTail(p);
407         }
408
409         return bad;
410 }
411
412 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
413                                                         gfp_t gfp_flags)
414 {
415         int i;
416
417         /*
418          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
419          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
420          */
421         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
422         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
423                 clear_highpage(page + i);
424 }
425
426 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
427 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
428
429 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
430 {
431         unsigned long res;
432
433         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
434                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
435                 return 0;
436         }
437         _debug_guardpage_minorder = res;
438         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
439         return 0;
440 }
441 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
442
443 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
444 {
445         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
446 }
447
448 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
449 {
450         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
451 }
452 #else
453 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
454 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
455 #endif
456
457 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
458 {
459         set_page_private(page, order);
460         __SetPageBuddy(page);
461 }
462
463 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
464 {
465         __ClearPageBuddy(page);
466         set_page_private(page, 0);
467 }
468
469 /*
470  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
471  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
472  *
473  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
474  * the following equation:
475  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
476  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
477  * 1 buddy is #10:
478  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
479  *
480  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
481  * satisfies the following equation:
482  *     P = B & ~(1 << O)
483  *
484  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
485  */
486 static inline unsigned long
487 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
488 {
489         return page_idx ^ (1 << order);
490 }
491
492 /*
493  * This function checks whether a page is free && is the buddy
494  * we can do coalesce a page and its buddy if
495  * (a) the buddy is not in a hole &&
496  * (b) the buddy is in the buddy system &&
497  * (c) a page and its buddy have the same order &&
498  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
499  *
500  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
501  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
502  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
503  * serialized by zone->lock.
504  *
505  * For recording page's order, we use page_private(page).
506  */
507 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
508                                                         unsigned int order)
509 {
510         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
511                 return 0;
512
513         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
515
516                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
517                         return 0;
518
519                 return 1;
520         }
521
522         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
523                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
524
525                 /*
526                  * zone check is done late to avoid uselessly
527                  * calculating zone/node ids for pages that could
528                  * never merge.
529                  */
530                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
531                         return 0;
532
533                 return 1;
534         }
535         return 0;
536 }
537
538 /*
539  * Freeing function for a buddy system allocator.
540  *
541  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
542  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
543  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
544  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
545  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
546  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
547  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
548  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
549  * parts of the VM system.
550  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
551  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
552  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
553  * field.
554  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
555  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
556  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
557  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
558  * triggers coalescing into a block of larger size.
559  *
560  * -- nyc
561  */
562
563 static inline void __free_one_page(struct page *page,
564                 unsigned long pfn,
565                 struct zone *zone, unsigned int order,
566                 int migratetype)
567 {
568         unsigned long page_idx;
569         unsigned long combined_idx;
570         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
571         struct page *buddy;
572
573         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
574
575         if (unlikely(PageCompound(page)))
576                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
577                         return;
578
579         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
580
581         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
582
583         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
584         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
585
586         while (order < MAX_ORDER-1) {
587                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
588                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
589                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
590                         break;
591                 /*
592                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
593                  * merge with it and move up one order.
594                  */
595                 if (page_is_guard(buddy)) {
596                         clear_page_guard_flag(buddy);
597                         set_page_private(page, 0);
598                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
599                                                   migratetype);
600                 } else {
601                         list_del(&buddy->lru);
602                         zone->free_area[order].nr_free--;
603                         rmv_page_order(buddy);
604                 }
605                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
606                 page = page + (combined_idx - page_idx);
607                 page_idx = combined_idx;
608                 order++;
609         }
610         set_page_order(page, order);
611
612         /*
613          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
614          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
615          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
616          * that is happening, add the free page to the tail of the list
617          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
618          * as a higher order page
619          */
620         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
621                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
622                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
623                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
624                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
625                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
626                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
627                         list_add_tail(&page->lru,
628                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
629                         goto out;
630                 }
631         }
632
633         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
634 out:
635         zone->free_area[order].nr_free++;
636 }
637
638 static inline int free_pages_check(struct page *page)
639 {
640         const char *bad_reason = NULL;
641         unsigned long bad_flags = 0;
642
643         if (unlikely(page_mapcount(page)))
644                 bad_reason = "nonzero mapcount";
645         if (unlikely(page->mapping != NULL))
646                 bad_reason = "non-NULL mapping";
647         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
648                 bad_reason = "nonzero _count";
649         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
650                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
651                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
652         }
653         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
654                 bad_reason = "cgroup check failed";
655         if (unlikely(bad_reason)) {
656                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
657                 return 1;
658         }
659         page_cpupid_reset_last(page);
660         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
661                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
662         return 0;
663 }
664
665 /*
666  * Frees a number of pages from the PCP lists
667  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
668  * count is the number of pages to free.
669  *
670  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
671  * see if this freeing clears that state.
672  *
673  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
674  * pinned" detection logic.
675  */
676 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
677                                         struct per_cpu_pages *pcp)
678 {
679         int migratetype = 0;
680         int batch_free = 0;
681         int to_free = count;
682         unsigned long nr_scanned;
683
684         spin_lock(&zone->lock);
685         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
686         if (nr_scanned)
687                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
688
689         while (to_free) {
690                 struct page *page;
691                 struct list_head *list;
692
693                 /*
694                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
695                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
696                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
697                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
698                  * lists
699                  */
700                 do {
701                         batch_free++;
702                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
703                                 migratetype = 0;
704                         list = &pcp->lists[migratetype];
705                 } while (list_empty(list));
706
707                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
708                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
709                         batch_free = to_free;
710
711                 do {
712                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
713
714                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
715                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
716                         list_del(&page->lru);
717                         mt = get_freepage_migratetype(page);
718                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
719                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
720                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
721                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
722                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
723                                 if (is_migrate_cma(mt))
724                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
725                         }
726                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
727         }
728         spin_unlock(&zone->lock);
729 }
730
731 static void free_one_page(struct zone *zone,
732                                 struct page *page, unsigned long pfn,
733                                 unsigned int order,
734                                 int migratetype)
735 {
736         unsigned long nr_scanned;
737         spin_lock(&zone->lock);
738         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
739         if (nr_scanned)
740                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
741
742         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
743         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
744                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
745         spin_unlock(&zone->lock);
746 }
747
748 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
749 {
750         int i;
751         int bad = 0;
752
753         trace_mm_page_free(page, order);
754         kmemcheck_free_shadow(page, order);
755
756         if (PageAnon(page))
757                 page->mapping = NULL;
758         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
759                 bad += free_pages_check(page + i);
760         if (bad)
761                 return false;
762
763         if (!PageHighMem(page)) {
764                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
765                                            PAGE_SIZE << order);
766                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
767                                            PAGE_SIZE << order);
768         }
769         arch_free_page(page, order);
770         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
771
772         return true;
773 }
774
775 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
776 {
777         unsigned long flags;
778         int migratetype;
779         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
780
781         if (!free_pages_prepare(page, order))
782                 return;
783
784         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
785         local_irq_save(flags);
786         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
787         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
788         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
789         local_irq_restore(flags);
790 }
791
792 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
793 {
794         unsigned int nr_pages = 1 << order;
795         struct page *p = page;
796         unsigned int loop;
797
798         prefetchw(p);
799         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
800                 prefetchw(p + 1);
801                 __ClearPageReserved(p);
802                 set_page_count(p, 0);
803         }
804         __ClearPageReserved(p);
805         set_page_count(p, 0);
806
807         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
808         set_page_refcounted(page);
809         __free_pages(page, order);
810 }
811
812 #ifdef CONFIG_CMA
813 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
814 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
815 {
816         unsigned i = pageblock_nr_pages;
817         struct page *p = page;
818
819         do {
820                 __ClearPageReserved(p);
821                 set_page_count(p, 0);
822         } while (++p, --i);
823
824         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
825
826         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
827                 i = pageblock_nr_pages;
828                 p = page;
829                 do {
830                         set_page_refcounted(p);
831                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
832                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
833                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
834         } else {
835                 set_page_refcounted(page);
836                 __free_pages(page, pageblock_order);
837         }
838
839         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
840 }
841 #endif
842
843 /*
844  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
845  * Please do not alter this order without good reasons and regression
846  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
847  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
848  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
849  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
850  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
851  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
852  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
853  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
854  *
855  * -- nyc
856  */
857 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
858         int low, int high, struct free_area *area,
859         int migratetype)
860 {
861         unsigned long size = 1 << high;
862
863         while (high > low) {
864                 area--;
865                 high--;
866                 size >>= 1;
867                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
868
869 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
870                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
871                         /*
872                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
873                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
874                          * Corresponding page table entries will not be touched,
875                          * pages will stay not present in virtual address space
876                          */
877                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
878                         set_page_guard_flag(&page[size]);
879                         set_page_private(&page[size], high);
880                         /* Guard pages are not available for any usage */
881                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
882                                                   migratetype);
883                         continue;
884                 }
885 #endif
886                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
887                 area->nr_free++;
888                 set_page_order(&page[size], high);
889         }
890 }
891
892 /*
893  * This page is about to be returned from the page allocator
894  */
895 static inline int check_new_page(struct page *page)
896 {
897         const char *bad_reason = NULL;
898         unsigned long bad_flags = 0;
899
900         if (unlikely(page_mapcount(page)))
901                 bad_reason = "nonzero mapcount";
902         if (unlikely(page->mapping != NULL))
903                 bad_reason = "non-NULL mapping";
904         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
905                 bad_reason = "nonzero _count";
906         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
907                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
908                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
909         }
910         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
911                 bad_reason = "cgroup check failed";
912         if (unlikely(bad_reason)) {
913                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
914                 return 1;
915         }
916         return 0;
917 }
918
919 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
920 {
921         int i;
922
923         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
924                 struct page *p = page + i;
925                 if (unlikely(check_new_page(p)))
926                         return 1;
927         }
928
929         set_page_private(page, 0);
930         set_page_refcounted(page);
931
932         arch_alloc_page(page, order);
933         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
934
935         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
936                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
937
938         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
939                 prep_compound_page(page, order);
940
941         return 0;
942 }
943
944 /*
945  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
946  * the smallest available page from the freelists
947  */
948 static inline
949 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
950                                                 int migratetype)
951 {
952         unsigned int current_order;
953         struct free_area *area;
954         struct page *page;
955
956         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
957         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
958                 area = &(zone->free_area[current_order]);
959                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
960                         continue;
961
962                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
963                                                         struct page, lru);
964                 list_del(&page->lru);
965                 rmv_page_order(page);
966                 area->nr_free--;
967                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
968                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
969                 return page;
970         }
971
972         return NULL;
973 }
974
975
976 /*
977  * This array describes the order lists are fallen back to when
978  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
979  */
980 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
981         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
982         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
983 #ifdef CONFIG_CMA
984         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
985         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
986 #else
987         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
988 #endif
989         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
990 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
991         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
992 #endif
993 };
994
995 /*
996  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
997  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
998  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
999  */
1000 int move_freepages(struct zone *zone,
1001                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1002                           int migratetype)
1003 {
1004         struct page *page;
1005         unsigned long order;
1006         int pages_moved = 0;
1007
1008 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1009         /*
1010          * page_zone is not safe to call in this context when
1011          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1012          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1013          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1014          * grouping pages by mobility
1015          */
1016         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1017 #endif
1018
1019         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1020                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1021                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1022
1023                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1024                         page++;
1025                         continue;
1026                 }
1027
1028                 if (!PageBuddy(page)) {
1029                         page++;
1030                         continue;
1031                 }
1032
1033                 order = page_order(page);
1034                 list_move(&page->lru,
1035                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1036                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1037                 page += 1 << order;
1038                 pages_moved += 1 << order;
1039         }
1040
1041         return pages_moved;
1042 }
1043
1044 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1045                                 int migratetype)
1046 {
1047         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1048         struct page *start_page, *end_page;
1049
1050         start_pfn = page_to_pfn(page);
1051         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1052         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1053         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1054         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1055
1056         /* Do not cross zone boundaries */
1057         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1058                 start_page = page;
1059         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1060                 return 0;
1061
1062         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1063 }
1064
1065 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1066                                         int start_order, int migratetype)
1067 {
1068         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1069
1070         while (nr_pageblocks--) {
1071                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1072                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1073         }
1074 }
1075
1076 /*
1077  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1078  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1079  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1080  *
1081  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1082  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1083  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1084  *
1085  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1086  * if it was unchanged).
1087  */
1088 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1089                                   int start_type, int fallback_type)
1090 {
1091         int current_order = page_order(page);
1092
1093         /*
1094          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1095          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1096          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1097          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1098          */
1099         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1100                 return fallback_type;
1101
1102         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1103         if (current_order >= pageblock_order) {
1104                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1105                 return start_type;
1106         }
1107
1108         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1109             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1110             page_group_by_mobility_disabled) {
1111                 int pages;
1112
1113                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1114
1115                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1116                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1117                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1118
1119                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1120                         return start_type;
1121                 }
1122
1123         }
1124
1125         return fallback_type;
1126 }
1127
1128 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1129 static inline struct page *
1130 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1131 {
1132         struct free_area *area;
1133         unsigned int current_order;
1134         struct page *page;
1135         int migratetype, new_type, i;
1136
1137         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1138         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1139                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1140                                 --current_order) {
1141                 for (i = 0;; i++) {
1142                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1143
1144                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1145                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1146                                 break;
1147
1148                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1149                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1150                                 continue;
1151
1152                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1153                                         struct page, lru);
1154                         area->nr_free--;
1155
1156                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1157                                                           start_migratetype,
1158                                                           migratetype);
1159
1160                         /* Remove the page from the freelists */
1161                         list_del(&page->lru);
1162                         rmv_page_order(page);
1163
1164                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1165                                new_type);
1166                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1167                          * migratetype depending on the decisions in
1168                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1169                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1170                          */
1171                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1172
1173                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1174                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1175
1176                         return page;
1177                 }
1178         }
1179
1180         return NULL;
1181 }
1182
1183 /*
1184  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1185  * Call me with the zone->lock already held.
1186  */
1187 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1188                                                 int migratetype)
1189 {
1190         struct page *page;
1191
1192 retry_reserve:
1193         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1194
1195         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1196                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1197
1198                 /*
1199                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1200                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1201                  * and we want just one call site
1202                  */
1203                 if (!page) {
1204                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1205                         goto retry_reserve;
1206                 }
1207         }
1208
1209         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1210         return page;
1211 }
1212
1213 /*
1214  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1215  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1216  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1217  */
1218 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1219                         unsigned long count, struct list_head *list,
1220                         int migratetype, bool cold)
1221 {
1222         int i;
1223
1224         spin_lock(&zone->lock);
1225         for (i = 0; i < count; ++i) {
1226                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1227                 if (unlikely(page == NULL))
1228                         break;
1229
1230                 /*
1231                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1232                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1233                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1234                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1235                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1236                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1237                  * properly.
1238                  */
1239                 if (likely(!cold))
1240                         list_add(&page->lru, list);
1241                 else
1242                         list_add_tail(&page->lru, list);
1243                 list = &page->lru;
1244                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1245                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1246                                               -(1 << order));
1247         }
1248         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1249         spin_unlock(&zone->lock);
1250         return i;
1251 }
1252
1253 #ifdef CONFIG_NUMA
1254 /*
1255  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1256  * currently executing processor on remote nodes after they have
1257  * expired.
1258  *
1259  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1260  * a single processor.
1261  */
1262 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1263 {
1264         unsigned long flags;
1265         int to_drain, batch;
1266
1267         local_irq_save(flags);
1268         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1269         to_drain = min(pcp->count, batch);
1270         if (to_drain > 0) {
1271                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1272                 pcp->count -= to_drain;
1273         }
1274         local_irq_restore(flags);
1275 }
1276 #endif
1277
1278 /*
1279  * Drain pages of the indicated processor.
1280  *
1281  * The processor must either be the current processor and the
1282  * thread pinned to the current processor or a processor that
1283  * is not online.
1284  */
1285 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1286 {
1287         unsigned long flags;
1288         struct zone *zone;
1289
1290         for_each_populated_zone(zone) {
1291                 struct per_cpu_pageset *pset;
1292                 struct per_cpu_pages *pcp;
1293
1294                 local_irq_save(flags);
1295                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1296
1297                 pcp = &pset->pcp;
1298                 if (pcp->count) {
1299                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1300                         pcp->count = 0;
1301                 }
1302                 local_irq_restore(flags);
1303         }
1304 }
1305
1306 /*
1307  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1308  */
1309 void drain_local_pages(void *arg)
1310 {
1311         drain_pages(smp_processor_id());
1312 }
1313
1314 /*
1315  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1316  *
1317  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1318  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1319  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1320  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1321  * before the call to on_each_cpu_mask().
1322  */
1323 void drain_all_pages(void)
1324 {
1325         int cpu;
1326         struct per_cpu_pageset *pcp;
1327         struct zone *zone;
1328
1329         /*
1330          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1331          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1332          */
1333         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1334
1335         /*
1336          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1337          * as offline notification will cause the notified
1338          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1339          * disables preemption as part of its processing
1340          */
1341         for_each_online_cpu(cpu) {
1342                 bool has_pcps = false;
1343                 for_each_populated_zone(zone) {
1344                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1345                         if (pcp->pcp.count) {
1346                                 has_pcps = true;
1347                                 break;
1348                         }
1349                 }
1350                 if (has_pcps)
1351                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1352                 else
1353                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1354         }
1355         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1356 }
1357
1358 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1359
1360 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1361 {
1362         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1363         unsigned long flags;
1364         unsigned int order, t;
1365         struct list_head *curr;
1366
1367         if (zone_is_empty(zone))
1368                 return;
1369
1370         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1371
1372         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1373         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1374                 if (pfn_valid(pfn)) {
1375                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1376
1377                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1378                                 swsusp_unset_page_free(page);
1379                 }
1380
1381         for_each_migratetype_order(order, t) {
1382                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1383                         unsigned long i;
1384
1385                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1386                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1387                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1388                 }
1389         }
1390         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1391 }
1392 #endif /* CONFIG_PM */
1393
1394 /*
1395  * Free a 0-order page
1396  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1397  */
1398 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1399 {
1400         struct zone *zone = page_zone(page);
1401         struct per_cpu_pages *pcp;
1402         unsigned long flags;
1403         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1404         int migratetype;
1405
1406         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1407                 return;
1408
1409         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1410         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1411         local_irq_save(flags);
1412         __count_vm_event(PGFREE);
1413
1414         /*
1415          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1416          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1417          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1418          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1419          * excessively into the page allocator
1420          */
1421         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1422                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1423                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1424                         goto out;
1425                 }
1426                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1427         }
1428
1429         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1430         if (!cold)
1431                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1432         else
1433                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1434         pcp->count++;
1435         if (pcp->count >= pcp->high) {
1436                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1437                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1438                 pcp->count -= batch;
1439         }
1440
1441 out:
1442         local_irq_restore(flags);
1443 }
1444
1445 /*
1446  * Free a list of 0-order pages
1447  */
1448 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1449 {
1450         struct page *page, *next;
1451
1452         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1453                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1454                 free_hot_cold_page(page, cold);
1455         }
1456 }
1457
1458 /*
1459  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1460  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1461  * Each sub-page must be freed individually.
1462  *
1463  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1464  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1465  */
1466 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1467 {
1468         int i;
1469
1470         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1471         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1472
1473 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1474         /*
1475          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1476          * otherwise free the whole shadow.
1477          */
1478         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1479                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1480 #endif
1481
1482         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1483                 set_page_refcounted(page + i);
1484 }
1485 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1486
1487 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1488 {
1489         unsigned long watermark;
1490         struct zone *zone;
1491         int mt;
1492
1493         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1494
1495         zone = page_zone(page);
1496         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1497
1498         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1499                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1500                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1501                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1502                         return 0;
1503
1504                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1505         }
1506
1507         /* Remove page from free list */
1508         list_del(&page->lru);
1509         zone->free_area[order].nr_free--;
1510         rmv_page_order(page);
1511
1512         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1513         if (order >= pageblock_order - 1) {
1514                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1515                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1516                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1517                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1518                                 set_pageblock_migratetype(page,
1519                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1520                 }
1521         }
1522
1523         return 1UL << order;
1524 }
1525
1526 /*
1527  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1528  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1529  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1530  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1531  * are enabled.
1532  *
1533  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1534  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1535  */
1536 int split_free_page(struct page *page)
1537 {
1538         unsigned int order;
1539         int nr_pages;
1540
1541         order = page_order(page);
1542
1543         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1544         if (!nr_pages)
1545                 return 0;
1546
1547         /* Split into individual pages */
1548         set_page_refcounted(page);
1549         split_page(page, order);
1550         return nr_pages;
1551 }
1552
1553 /*
1554  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1555  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1556  * or two.
1557  */
1558 static inline
1559 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1560                         struct zone *zone, unsigned int order,
1561                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1562 {
1563         unsigned long flags;
1564         struct page *page;
1565         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1566
1567 again:
1568         if (likely(order == 0)) {
1569                 struct per_cpu_pages *pcp;
1570                 struct list_head *list;
1571
1572                 local_irq_save(flags);
1573                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1574                 list = &pcp->lists[migratetype];
1575                 if (list_empty(list)) {
1576                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1577                                         pcp->batch, list,
1578                                         migratetype, cold);
1579                         if (unlikely(list_empty(list)))
1580                                 goto failed;
1581                 }
1582
1583                 if (cold)
1584                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1585                 else
1586                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1587
1588                 list_del(&page->lru);
1589                 pcp->count--;
1590         } else {
1591                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1592                         /*
1593                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1594                          *
1595                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1596                          * properly detect and handle allocation failures.
1597                          *
1598                          * We most definitely don't want callers attempting to
1599                          * allocate greater than order-1 page units with
1600                          * __GFP_NOFAIL.
1601                          */
1602                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1603                 }
1604                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1605                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1606                 spin_unlock(&zone->lock);
1607                 if (!page)
1608                         goto failed;
1609                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1610                                           get_freepage_migratetype(page));
1611         }
1612
1613         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1614         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1615             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1616                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1617
1618         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1619         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1620         local_irq_restore(flags);
1621
1622         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1623         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1624                 goto again;
1625         return page;
1626
1627 failed:
1628         local_irq_restore(flags);
1629         return NULL;
1630 }
1631
1632 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1633
1634 static struct {
1635         struct fault_attr attr;
1636
1637         u32 ignore_gfp_highmem;
1638         u32 ignore_gfp_wait;
1639         u32 min_order;
1640 } fail_page_alloc = {
1641         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1642         .ignore_gfp_wait = 1,
1643         .ignore_gfp_highmem = 1,
1644         .min_order = 1,
1645 };
1646
1647 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1648 {
1649         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1650 }
1651 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1652
1653 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1654 {
1655         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1656                 return false;
1657         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1658                 return false;
1659         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1660                 return false;
1661         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1662                 return false;
1663
1664         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1665 }
1666
1667 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1668
1669 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1670 {
1671         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1672         struct dentry *dir;
1673
1674         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1675                                         &fail_page_alloc.attr);
1676         if (IS_ERR(dir))
1677                 return PTR_ERR(dir);
1678
1679         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1680                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1681                 goto fail;
1682         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1683                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1684                 goto fail;
1685         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1686                                 &fail_page_alloc.min_order))
1687                 goto fail;
1688
1689         return 0;
1690 fail:
1691         debugfs_remove_recursive(dir);
1692
1693         return -ENOMEM;
1694 }
1695
1696 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1697
1698 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1699
1700 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1701
1702 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1703 {
1704         return false;
1705 }
1706
1707 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1708
1709 /*
1710  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1711  * of the allocation.
1712  */
1713 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1714                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1715                         long free_pages)
1716 {
1717         /* free_pages my go negative - that's OK */
1718         long min = mark;
1719         int o;
1720         long free_cma = 0;
1721
1722         free_pages -= (1 << order) - 1;
1723         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1724                 min -= min / 2;
1725         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1726                 min -= min / 4;
1727 #ifdef CONFIG_CMA
1728         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1729         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1730                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1731 #endif
1732
1733         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1734                 return false;
1735         for (o = 0; o < order; o++) {
1736                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1737                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1738
1739                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1740                 min >>= 1;
1741
1742                 if (free_pages <= min)
1743                         return false;
1744         }
1745         return true;
1746 }
1747
1748 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1749                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1750 {
1751         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1752                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1753 }
1754
1755 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1756                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1757 {
1758         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1759
1760         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1761                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1762
1763         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1764                                                                 free_pages);
1765 }
1766
1767 #ifdef CONFIG_NUMA
1768 /*
1769  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1770  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1771  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1772  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1773  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1774  *
1775  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1776  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1777  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1778  *
1779  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1780  * nothing and returns NULL.
1781  *
1782  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1783  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1784  *
1785  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1786  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1787  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1788  * quickly as we can.
1789  */
1790 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1791 {
1792         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1793         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1794
1795         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1796         if (!zlc)
1797                 return NULL;
1798
1799         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1800                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1801                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1802         }
1803
1804         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1805                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1806                                         &node_states[N_MEMORY];
1807         return allowednodes;
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1812  * if it is worth looking at further for free memory:
1813  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1814  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1815  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1816  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1817  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1818  * else return false (zero) if it is not.
1819  *
1820  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1821  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1822  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1823  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1824  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1825  * into the second scan of the zonelist.
1826  *
1827  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1828  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1829  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1830  * unturned looking for a free page.
1831  */
1832 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1833                                                 nodemask_t *allowednodes)
1834 {
1835         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1836         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1837         int n;                          /* node that zone *z is on */
1838
1839         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1840         if (!zlc)
1841                 return 1;
1842
1843         i = z - zonelist->_zonerefs;
1844         n = zlc->z_to_n[i];
1845
1846         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1847         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1848 }
1849
1850 /*
1851  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1852  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1853  * from that zone don't waste time re-examining it.
1854  */
1855 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1856 {
1857         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1858         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1859
1860         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1861         if (!zlc)
1862                 return;
1863
1864         i = z - zonelist->_zonerefs;
1865
1866         set_bit(i, zlc->fullzones);
1867 }
1868
1869 /*
1870  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1871  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1872  */
1873 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1874 {
1875         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1876
1877         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1878         if (!zlc)
1879                 return;
1880
1881         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1882 }
1883
1884 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1885 {
1886         return local_zone->node == zone->node;
1887 }
1888
1889 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1890 {
1891         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1892                                 RECLAIM_DISTANCE;
1893 }
1894
1895 #else   /* CONFIG_NUMA */
1896
1897 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1898 {
1899         return NULL;
1900 }
1901
1902 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1903                                 nodemask_t *allowednodes)
1904 {
1905         return 1;
1906 }
1907
1908 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1909 {
1910 }
1911
1912 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1913 {
1914 }
1915
1916 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1917 {
1918         return true;
1919 }
1920
1921 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1922 {
1923         return true;
1924 }
1925
1926 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1927
1928 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
1929 {
1930         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
1931
1932         do {
1933                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
1934                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
1935                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
1936                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1937         } while (zone++ != preferred_zone);
1938 }
1939
1940 /*
1941  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1942  * a page.
1943  */
1944 static struct page *
1945 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1946                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1947                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
1948 {
1949         struct zoneref *z;
1950         struct page *page = NULL;
1951         struct zone *zone;
1952         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1953         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1954         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1955         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1956                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1957         int nr_fair_skipped = 0;
1958         bool zonelist_rescan;
1959
1960 zonelist_scan:
1961         zonelist_rescan = false;
1962
1963         /*
1964          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1965          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1966          */
1967         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1968                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1969                 unsigned long mark;
1970
1971                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1972                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1973                                 continue;
1974                 if (cpusets_enabled() &&
1975                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1976                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1977                                 continue;
1978                 /*
1979                  * Distribute pages in proportion to the individual
1980                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1981                  * page was allocated in should have no effect on the
1982                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1983                  */
1984                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1985                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1986                                 break;
1987                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
1988                                 nr_fair_skipped++;
1989                                 continue;
1990                         }
1991                 }
1992                 /*
1993                  * When allocating a page cache page for writing, we
1994                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1995                  * limit, such that no single zone holds more than its
1996                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1997                  * The dirty limits take into account the zone's
1998                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1999                  * should be able to balance it without having to
2000                  * write pages from its LRU list.
2001                  *
2002                  * This may look like it could increase pressure on
2003                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2004                  * before they are full.  But the pages that do spill
2005                  * over are limited as the lower zones are protected
2006                  * by this very same mechanism.  It should not become
2007                  * a practical burden to them.
2008                  *
2009                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2010                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2011                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2012                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2013                  * zones are together not big enough to reach the
2014                  * global limit.  The proper fix for these situations
2015                  * will require awareness of zones in the
2016                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2017                  */
2018                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2019                         continue;
2020
2021                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2022                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2023                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2024                         int ret;
2025
2026                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2027                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2028                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2029                                 goto try_this_zone;
2030
2031                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2032                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2033                                 /*
2034                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2035                                  * and before considering the first zone allowed
2036                                  * by the cpuset.
2037                                  */
2038                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2039                                 zlc_active = 1;
2040                                 did_zlc_setup = 1;
2041                         }
2042
2043                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2044                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2045                                 goto this_zone_full;
2046
2047                         /*
2048                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2049                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2050                          */
2051                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2052                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2053                                 continue;
2054
2055                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2056                         switch (ret) {
2057                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2058                                 /* did not scan */
2059                                 continue;
2060                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2061                                 /* scanned but unreclaimable */
2062                                 continue;
2063                         default:
2064                                 /* did we reclaim enough */
2065                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2066                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2067                                         goto try_this_zone;
2068
2069                                 /*
2070                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2071                                  * Only mark the zone full if checking the min
2072                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2073                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2074                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2075                                  * when the watermark is between the low and
2076                                  * min watermarks.
2077                                  */
2078                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2079                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2080                                         goto this_zone_full;
2081
2082                                 continue;
2083                         }
2084                 }
2085
2086 try_this_zone:
2087                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2088                                                 gfp_mask, migratetype);
2089                 if (page)
2090                         break;
2091 this_zone_full:
2092                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2093                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2094         }
2095
2096         if (page) {
2097                 /*
2098                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2099                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2100                  * that the caller is taking steps that will free more
2101                  * memory. The caller should avoid the page being used
2102                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2103                  */
2104                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2105                 return page;
2106         }
2107
2108         /*
2109          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2110          * local node.  However, the local node might have free pages left
2111          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2112          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2113          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2114          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2115          */
2116         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2117                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2118                 if (nr_fair_skipped) {
2119                         zonelist_rescan = true;
2120                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2121                 }
2122                 if (nr_online_nodes > 1)
2123                         zonelist_rescan = true;
2124         }
2125
2126         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2127                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2128                 zlc_active = 0;
2129                 zonelist_rescan = true;
2130         }
2131
2132         if (zonelist_rescan)
2133                 goto zonelist_scan;
2134
2135         return NULL;
2136 }
2137
2138 /*
2139  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2140  * meminfo in irq context.
2141  */
2142 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2143 {
2144         bool ret = false;
2145
2146 #if NODES_SHIFT > 8
2147         ret = in_interrupt();
2148 #endif
2149         return ret;
2150 }
2151
2152 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2153                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2154                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2155
2156 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2157 {
2158         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2159
2160         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2161             debug_guardpage_minorder() > 0)
2162                 return;
2163
2164         /*
2165          * This documents exceptions given to allocations in certain
2166          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2167          * of allowed nodes.
2168          */
2169         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2170                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2171                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2172                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2173         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2174                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2175
2176         if (fmt) {
2177                 struct va_format vaf;
2178                 va_list args;
2179
2180                 va_start(args, fmt);
2181
2182                 vaf.fmt = fmt;
2183                 vaf.va = &args;
2184
2185                 pr_warn("%pV", &vaf);
2186
2187                 va_end(args);
2188         }
2189
2190         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2191                 current->comm, order, gfp_mask);
2192
2193         dump_stack();
2194         if (!should_suppress_show_mem())
2195                 show_mem(filter);
2196 }
2197
2198 static inline int
2199 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2200                                 unsigned long did_some_progress,
2201                                 unsigned long pages_reclaimed)
2202 {
2203         /* Do not loop if specifically requested */
2204         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2205                 return 0;
2206
2207         /* Always retry if specifically requested */
2208         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2209                 return 1;
2210
2211         /*
2212          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2213          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2214          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2215          */
2216         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2217                 return 0;
2218
2219         /*
2220          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2221          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2222          * implementations.
2223          */
2224         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2225                 return 1;
2226
2227         /*
2228          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2229          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2230          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2231          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2232          * allocation still fails, we stop retrying.
2233          */
2234         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2235                 return 1;
2236
2237         return 0;
2238 }
2239
2240 static inline struct page *
2241 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2242         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2243         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2244         int classzone_idx, int migratetype)
2245 {
2246         struct page *page;
2247
2248         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2249         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2250                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2251                 return NULL;
2252         }
2253
2254         /*
2255          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2256          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2257          * we're still under heavy pressure.
2258          */
2259         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2260                 order, zonelist, high_zoneidx,
2261                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2262                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2263         if (page)
2264                 goto out;
2265
2266         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2267                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2268                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2269                         goto out;
2270                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2271                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2272                         goto out;
2273                 /*
2274                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2275                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2276                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2277                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2278                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2279                  */
2280                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2281                         goto out;
2282         }
2283         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2284         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2285
2286 out:
2287         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2288         return page;
2289 }
2290
2291 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2292 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2293 static struct page *
2294 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2295         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2296         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2297         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2298         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2299 {
2300         struct zone *last_compact_zone = NULL;
2301         unsigned long compact_result;
2302         struct page *page;
2303
2304         if (!order)
2305                 return NULL;
2306
2307         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2308         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2309                                                 nodemask, mode,
2310                                                 contended_compaction,
2311                                                 &last_compact_zone);
2312         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2313
2314         switch (compact_result) {
2315         case COMPACT_DEFERRED:
2316                 *deferred_compaction = true;
2317                 /* fall-through */
2318         case COMPACT_SKIPPED:
2319                 return NULL;
2320         default:
2321                 break;
2322         }
2323
2324         /*
2325          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2326          * count a compaction stall
2327          */
2328         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2329
2330         /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2331         drain_pages(get_cpu());
2332         put_cpu();
2333
2334         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2335                         order, zonelist, high_zoneidx,
2336                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2337                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2338
2339         if (page) {
2340                 struct zone *zone = page_zone(page);
2341
2342                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2343                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2344                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2345                 return page;
2346         }
2347
2348         /*
2349          * last_compact_zone is where try_to_compact_pages thought allocation
2350          * should succeed, so it did not defer compaction. But here we know
2351          * that it didn't succeed, so we do the defer.
2352          */
2353         if (last_compact_zone && mode != MIGRATE_ASYNC)
2354                 defer_compaction(last_compact_zone, order);
2355
2356         /*
2357          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2358          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2359          */
2360         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2361
2362         cond_resched();
2363
2364         return NULL;
2365 }
2366 #else
2367 static inline struct page *
2368 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2369         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2370         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2371         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2372         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2373 {
2374         return NULL;
2375 }
2376 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2377
2378 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2379 static int
2380 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2381                   nodemask_t *nodemask)
2382 {
2383         struct reclaim_state reclaim_state;
2384         int progress;
2385
2386         cond_resched();
2387
2388         /* We now go into synchronous reclaim */
2389         cpuset_memory_pressure_bump();
2390         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2391         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2392         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2393         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2394
2395         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2396
2397         current->reclaim_state = NULL;
2398         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2399         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2400
2401         cond_resched();
2402
2403         return progress;
2404 }
2405
2406 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2407 static inline struct page *
2408 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2409         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2410         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2411         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2412 {
2413         struct page *page = NULL;
2414         bool drained = false;
2415
2416         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2417                                                nodemask);
2418         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2419                 return NULL;
2420
2421         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2422         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2423                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2424
2425 retry:
2426         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2427                                         zonelist, high_zoneidx,
2428                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2429                                         preferred_zone, classzone_idx,
2430                                         migratetype);
2431
2432         /*
2433          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2434          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2435          */
2436         if (!page && !drained) {
2437                 drain_all_pages();
2438                 drained = true;
2439                 goto retry;
2440         }
2441
2442         return page;
2443 }
2444
2445 /*
2446  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2447  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2448  */
2449 static inline struct page *
2450 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2451         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2452         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2453         int classzone_idx, int migratetype)
2454 {
2455         struct page *page;
2456
2457         do {
2458                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2459                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2460                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2461
2462                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2463                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2464         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2465
2466         return page;
2467 }
2468
2469 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2470                              struct zonelist *zonelist,
2471                              enum zone_type high_zoneidx,
2472                              struct zone *preferred_zone,
2473                              nodemask_t *nodemask)
2474 {
2475         struct zoneref *z;
2476         struct zone *zone;
2477
2478         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2479                                                 high_zoneidx, nodemask)
2480                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2481 }
2482
2483 static inline int
2484 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2485 {
2486         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2487         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2488
2489         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2490         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2491
2492         /*
2493          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2494          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2495          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2496          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2497          */
2498         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2499
2500         if (atomic) {
2501                 /*
2502                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2503                  * if it can't schedule.
2504                  */
2505                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2506                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2507                 /*
2508                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2509                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2510                  */
2511                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2512         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2513                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2514
2515         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2516                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2517                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2518                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2519                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2520                 else if (!in_interrupt() &&
2521                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2522                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2523                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2524         }
2525 #ifdef CONFIG_CMA
2526         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2527                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2528 #endif
2529         return alloc_flags;
2530 }
2531
2532 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2533 {
2534         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2535 }
2536
2537 static inline struct page *
2538 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2539         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2540         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2541         int classzone_idx, int migratetype)
2542 {
2543         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2544         struct page *page = NULL;
2545         int alloc_flags;
2546         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2547         unsigned long did_some_progress;
2548         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2549         bool deferred_compaction = false;
2550         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2551
2552         /*
2553          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2554          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2555          * be using allocators in order of preference for an area that is
2556          * too large.
2557          */
2558         if (order >= MAX_ORDER) {
2559                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2560                 return NULL;
2561         }
2562
2563         /*
2564          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2565          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2566          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2567          * using a larger set of nodes after it has established that the
2568          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2569          * over allocated.
2570          */
2571         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2572             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2573                 goto nopage;
2574
2575 restart:
2576         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2577                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2578                                 preferred_zone, nodemask);
2579
2580         /*
2581          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2582          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2583          * to how we want to proceed.
2584          */
2585         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2586
2587         /*
2588          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2589          * cpusets.
2590          */
2591         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2592                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2593                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2594                                 NULL, &preferred_zone);
2595                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2596         }
2597
2598 rebalance:
2599         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2600         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2601                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2602                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2603         if (page)
2604                 goto got_pg;
2605
2606         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2607         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2608                 /*
2609                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2610                  * the allocation is high priority and these type of
2611                  * allocations are system rather than user orientated
2612                  */
2613                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2614
2615                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2616                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2617                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2618                 if (page) {
2619                         goto got_pg;
2620                 }
2621         }
2622
2623         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2624         if (!wait) {
2625                 /*
2626                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2627                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2628                  * type of allocation to fail.
2629                  */
2630                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2631                 goto nopage;
2632         }
2633
2634         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2635         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2636                 goto nopage;
2637
2638         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2639         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2640                 goto nopage;
2641
2642         /*
2643          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2644          * attempts after direct reclaim are synchronous
2645          */
2646         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2647                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2648                                         preferred_zone,
2649                                         classzone_idx, migratetype,
2650                                         migration_mode, &contended_compaction,
2651                                         &deferred_compaction);
2652         if (page)
2653                 goto got_pg;
2654
2655         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2656         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2657                 /*
2658                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2659                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2660                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2661                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2662                  * instead of entering direct reclaim.
2663                  */
2664                 if (deferred_compaction)
2665                         goto nopage;
2666
2667                 /*
2668                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2669                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2670                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2671                  * so we fallback to base pages instead.
2672                  */
2673                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2674                         goto nopage;
2675
2676                 /*
2677                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2678                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2679                  * khugepaged trying to collapse.
2680                  */
2681                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2682                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2683                         goto nopage;
2684         }
2685
2686         /*
2687          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2688          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2689          * khugepaged trying to collapse.
2690          */
2691         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2692                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2693                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2694
2695         /* Try direct reclaim and then allocating */
2696         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2697                                         zonelist, high_zoneidx,
2698                                         nodemask,
2699                                         alloc_flags, preferred_zone,
2700                                         classzone_idx, migratetype,
2701                                         &did_some_progress);
2702         if (page)
2703                 goto got_pg;
2704
2705         /*
2706          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2707          * running out of options and have to consider going OOM
2708          */
2709         if (!did_some_progress) {
2710                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2711                         if (oom_killer_disabled)
2712                                 goto nopage;
2713                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2714                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2715                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2716                                 goto nopage;
2717                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2718                                         zonelist, high_zoneidx,
2719                                         nodemask, preferred_zone,
2720                                         classzone_idx, migratetype);
2721                         if (page)
2722                                 goto got_pg;
2723
2724                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2725                                 /*
2726                                  * The oom killer is not called for high-order
2727                                  * allocations that may fail, so if no progress
2728                                  * is being made, there are no other options and
2729                                  * retrying is unlikely to help.
2730                                  */
2731                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2732                                         goto nopage;
2733                                 /*
2734                                  * The oom killer is not called for lowmem
2735                                  * allocations to prevent needlessly killing
2736                                  * innocent tasks.
2737                                  */
2738                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2739                                         goto nopage;
2740                         }
2741
2742                         goto restart;
2743                 }
2744         }
2745
2746         /* Check if we should retry the allocation */
2747         pages_reclaimed += did_some_progress;
2748         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2749                                                 pages_reclaimed)) {
2750                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2751                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2752                 goto rebalance;
2753         } else {
2754                 /*
2755                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2756                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2757                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2758                  */
2759                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2760                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2761                                         preferred_zone,
2762                                         classzone_idx, migratetype,
2763                                         migration_mode, &contended_compaction,
2764                                         &deferred_compaction);
2765                 if (page)
2766                         goto got_pg;
2767         }
2768
2769 nopage:
2770         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2771         return page;
2772 got_pg:
2773         if (kmemcheck_enabled)
2774                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2775
2776         return page;
2777 }
2778
2779 /*
2780  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2781  */
2782 struct page *
2783 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2784                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2785 {
2786         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2787         struct zone *preferred_zone;
2788         struct zoneref *preferred_zoneref;
2789         struct page *page = NULL;
2790         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2791         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2792         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2793         int classzone_idx;
2794
2795         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2796
2797         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2798
2799         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2800
2801         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2802                 return NULL;
2803
2804         /*
2805          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2806          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2807          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2808          */
2809         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2810                 return NULL;
2811
2812         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2813                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2814
2815 retry_cpuset:
2816         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2817
2818         /* The preferred zone is used for statistics later */
2819         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2820                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2821                                 &preferred_zone);
2822         if (!preferred_zone)
2823                 goto out;
2824         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2825
2826         /* First allocation attempt */
2827         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2828                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2829                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2830         if (unlikely(!page)) {
2831                 /*
2832                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2833                  * can deadlock because I/O on the device might not
2834                  * complete.
2835                  */
2836                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2837                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2838                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2839                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2840         }
2841
2842         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2843
2844 out:
2845         /*
2846          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2847          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2848          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2849          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2850          */
2851         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2852                 goto retry_cpuset;
2853
2854         return page;
2855 }
2856 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2857
2858 /*
2859  * Common helper functions.
2860  */
2861 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2862 {
2863         struct page *page;
2864
2865         /*
2866          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2867          * a highmem page
2868          */
2869         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2870
2871         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2872         if (!page)
2873                 return 0;
2874         return (unsigned long) page_address(page);
2875 }
2876 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2877
2878 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2879 {
2880         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2881 }
2882 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2883
2884 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2885 {
2886         if (put_page_testzero(page)) {
2887                 if (order == 0)
2888                         free_hot_cold_page(page, false);
2889                 else
2890                         __free_pages_ok(page, order);
2891         }
2892 }
2893
2894 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2895
2896 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2897 {
2898         if (addr != 0) {
2899                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2900                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2901         }
2902 }
2903
2904 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2905
2906 /*
2907  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2908  * of the current memory cgroup.
2909  *
2910  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2911  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2912  */
2913 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2914 {
2915         struct page *page;
2916         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2917
2918         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2919                 return NULL;
2920         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2921         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2922         return page;
2923 }
2924
2925 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2926 {
2927         struct page *page;
2928         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2929
2930         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2931                 return NULL;
2932         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2933         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2934         return page;
2935 }
2936
2937 /*
2938  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2939  * alloc_kmem_pages.
2940  */
2941 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2942 {
2943         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2944         __free_pages(page, order);
2945 }
2946
2947 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2948 {
2949         if (addr != 0) {
2950                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2951                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2952         }
2953 }
2954
2955 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2956 {
2957         if (addr) {
2958                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2959                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2960
2961                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2962                 while (used < alloc_end) {
2963                         free_page(used);
2964                         used += PAGE_SIZE;
2965                 }
2966         }
2967         return (void *)addr;
2968 }
2969
2970 /**
2971  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2972  * @size: the number of bytes to allocate
2973  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2974  *
2975  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2976  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2977  * allocate memory in power-of-two pages.
2978  *
2979  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2980  *
2981  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2982  */
2983 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2984 {
2985         unsigned int order = get_order(size);
2986         unsigned long addr;
2987
2988         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2989         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2990 }
2991 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2992
2993 /**
2994  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2995  *                         pages on a node.
2996  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2997  * @size: the number of bytes to allocate
2998  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2999  *
3000  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3001  * back.
3002  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3003  * but is not exact.
3004  */
3005 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3006 {
3007         unsigned order = get_order(size);
3008         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3009         if (!p)
3010                 return NULL;
3011         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3012 }
3013
3014 /**
3015  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3016  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3017  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3018  *
3019  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3020  */
3021 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3022 {
3023         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3024         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3025
3026         while (addr < end) {
3027                 free_page(addr);
3028                 addr += PAGE_SIZE;
3029         }
3030 }
3031 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3032
3033 /**
3034  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3035  * @offset: The zone index of the highest zone
3036  *
3037  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3038  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3039  * zone, the number of pages is calculated as:
3040  *     managed_pages - high_pages
3041  */
3042 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3043 {
3044         struct zoneref *z;
3045         struct zone *zone;
3046
3047         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3048         unsigned long sum = 0;
3049
3050         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3051
3052         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3053                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3054                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3055                 if (size > high)
3056                         sum += size - high;
3057         }
3058
3059         return sum;
3060 }
3061
3062 /**
3063  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3064  *
3065  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3066  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3067  */
3068 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3069 {
3070         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3071 }
3072 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3073
3074 /**
3075  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3076  *
3077  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3078  * high watermark within all zones.
3079  */
3080 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3081 {
3082         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3083 }
3084
3085 static inline void show_node(struct zone *zone)
3086 {
3087         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3088                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3089 }
3090
3091 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3092 {
3093         val->totalram = totalram_pages;
3094         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3095         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3096         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3097         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3098         val->freehigh = nr_free_highpages();
3099         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3100 }
3101
3102 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3103
3104 #ifdef CONFIG_NUMA
3105 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3106 {
3107         int zone_type;          /* needs to be signed */
3108         unsigned long managed_pages = 0;
3109         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3110
3111         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3112                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3113         val->totalram = managed_pages;
3114         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3115         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3116 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3117         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3118         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3119                         NR_FREE_PAGES);
3120 #else
3121         val->totalhigh = 0;
3122         val->freehigh = 0;
3123 #endif
3124         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3125 }
3126 #endif
3127
3128 /*
3129  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3130  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3131  */
3132 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3133 {
3134         bool ret = false;
3135         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3136
3137         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3138                 goto out;
3139
3140         do {
3141                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3142                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3143         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3144 out:
3145         return ret;
3146 }
3147
3148 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3149
3150 static void show_migration_types(unsigned char type)
3151 {
3152         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3153                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3154                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3155                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3156                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3157 #ifdef CONFIG_CMA
3158                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3159 #endif
3160 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3161                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3162 #endif
3163         };
3164         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3165         char *p = tmp;
3166         int i;
3167
3168         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3169                 if (type & (1 << i))
3170                         *p++ = types[i];
3171         }
3172
3173         *p = '\0';
3174         printk("(%s) ", tmp);
3175 }
3176
3177 /*
3178  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3179  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3180  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3181  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3182  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3183  */
3184 void show_free_areas(unsigned int filter)
3185 {
3186         int cpu;
3187         struct zone *zone;
3188
3189         for_each_populated_zone(zone) {
3190                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3191                         continue;
3192                 show_node(zone);
3193                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3194
3195                 for_each_online_cpu(cpu) {
3196                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3197
3198                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3199
3200                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3201                                cpu, pageset->pcp.high,
3202                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3203                 }
3204         }
3205
3206         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3207                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3208                 " unevictable:%lu"
3209                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3210                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3211                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3212                 " free_cma:%lu\n",
3213                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3214                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3215                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3216                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3217                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3218                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3219                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3220                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3221                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3222                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3223                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3224                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3225                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3226                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3227                 global_page_state(NR_SHMEM),
3228                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3229                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3230                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3231
3232         for_each_populated_zone(zone) {
3233                 int i;
3234
3235                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3236                         continue;
3237                 show_node(zone);
3238                 printk("%s"
3239                         " free:%lukB"
3240                         " min:%lukB"
3241                         " low:%lukB"
3242                         " high:%lukB"
3243                         " active_anon:%lukB"
3244                         " inactive_anon:%lukB"
3245                         " active_file:%lukB"
3246                         " inactive_file:%lukB"
3247                         " unevictable:%lukB"
3248                         " isolated(anon):%lukB"
3249                         " isolated(file):%lukB"
3250                         " present:%lukB"
3251                         " managed:%lukB"
3252                         " mlocked:%lukB"
3253                         " dirty:%lukB"
3254                         " writeback:%lukB"
3255                         " mapped:%lukB"
3256                         " shmem:%lukB"
3257                         " slab_reclaimable:%lukB"
3258                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3259                         " kernel_stack:%lukB"
3260                         " pagetables:%lukB"
3261                         " unstable:%lukB"
3262                         " bounce:%lukB"
3263                         " free_cma:%lukB"
3264                         " writeback_tmp:%lukB"
3265                         " pages_scanned:%lu"
3266                         " all_unreclaimable? %s"
3267                         "\n",
3268                         zone->name,
3269                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3270                         K(min_wmark_pages(zone)),
3271                         K(low_wmark_pages(zone)),
3272                         K(high_wmark_pages(zone)),
3273                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3274                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3275                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3276                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3277                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3278                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3279                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3280                         K(zone->present_pages),
3281                         K(zone->managed_pages),
3282                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3283                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3284                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3285                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3286                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3287                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3288                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3289                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3290                                 THREAD_SIZE / 1024,
3291                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3292                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3293                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3294                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3295                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3296                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3297                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3298                         );
3299                 printk("lowmem_reserve[]:");
3300                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3301                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3302                 printk("\n");
3303         }
3304
3305         for_each_populated_zone(zone) {
3306                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3307                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3308
3309                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3310                         continue;
3311                 show_node(zone);
3312                 printk("%s: ", zone->name);
3313
3314                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3315                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3316                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3317                         int type;
3318
3319                         nr[order] = area->nr_free;
3320                         total += nr[order] << order;
3321
3322                         types[order] = 0;
3323                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3324                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3325                                         types[order] |= 1 << type;
3326                         }
3327                 }
3328                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3329                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3330                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3331                         if (nr[order])
3332                                 show_migration_types(types[order]);
3333                 }
3334                 printk("= %lukB\n", K(total));
3335         }
3336
3337         hugetlb_show_meminfo();
3338
3339         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3340
3341         show_swap_cache_info();
3342 }
3343
3344 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3345 {
3346         zoneref->zone = zone;
3347         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3348 }
3349
3350 /*
3351  * Builds allocation fallback zone lists.
3352  *
3353  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3354  */
3355 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3356                                 int nr_zones)
3357 {
3358         struct zone *zone;
3359         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3360
3361         do {
3362                 zone_type--;
3363                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3364                 if (populated_zone(zone)) {
3365                         zoneref_set_zone(zone,
3366                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3367                         check_highest_zone(zone_type);
3368                 }
3369         } while (zone_type);
3370
3371         return nr_zones;
3372 }
3373
3374
3375 /*
3376  *  zonelist_order:
3377  *  0 = automatic detection of better ordering.
3378  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3379  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3380  *
3381  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3382  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3383  */
3384 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3385 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3386 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3387
3388 /* zonelist order in the kernel.
3389  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3390  */
3391 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3392 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3393
3394
3395 #ifdef CONFIG_NUMA
3396 /* The value user specified ....changed by config */
3397 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3398 /* string for sysctl */
3399 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3400 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3401
3402 /*
3403  * interface for configure zonelist ordering.
3404  * command line option "numa_zonelist_order"
3405  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3406  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3407  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3408  */
3409
3410 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3411 {
3412         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3413                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3414         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3415                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3416         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3417                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3418         } else {
3419                 printk(KERN_WARNING
3420                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3421                         "%s\n", s);
3422                 return -EINVAL;
3423         }
3424         return 0;
3425 }
3426
3427 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3428 {
3429         int ret;
3430
3431         if (!s)
3432                 return 0;
3433
3434         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3435         if (ret == 0)
3436                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3437
3438         return ret;
3439 }
3440 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3441
3442 /*
3443  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3444  */
3445 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3446                 void __user *buffer, size_t *length,
3447                 loff_t *ppos)
3448 {
3449         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3450         int ret;
3451         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3452
3453         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3454         if (write) {
3455                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3456                         ret = -EINVAL;
3457                         goto out;
3458                 }
3459                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3460         }
3461         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3462         if (ret)
3463                 goto out;
3464         if (write) {
3465                 int oldval = user_zonelist_order;
3466
3467                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3468                 if (ret) {
3469                         /*
3470                          * bogus value.  restore saved string
3471                          */
3472                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3473                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3474                         user_zonelist_order = oldval;
3475                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3476                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3477                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3478                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3479                 }
3480         }
3481 out:
3482         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3483         return ret;
3484 }
3485
3486
3487 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3488 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3489
3490 /**
3491  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3492  * @node: node whose fallback list we're appending
3493  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3494  *
3495  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3496  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3497  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3498  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3499  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3500  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3501  * on them otherwise.
3502  * It returns -1 if no node is found.
3503  */
3504 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3505 {
3506         int n, val;
3507         int min_val = INT_MAX;
3508         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3509         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3510
3511         /* Use the local node if we haven't already */
3512         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3513                 node_set(node, *used_node_mask);
3514                 return node;
3515         }
3516
3517         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3518
3519                 /* Don't want a node to appear more than once */
3520                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3521                         continue;
3522
3523                 /* Use the distance array to find the distance */
3524                 val = node_distance(node, n);
3525
3526                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3527                 val += (n < node);
3528
3529                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3530                 tmp = cpumask_of_node(n);
3531                 if (!cpumask_empty(tmp))
3532                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3533
3534                 /* Slight preference for less loaded node */
3535                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3536                 val += node_load[n];
3537
3538                 if (val < min_val) {
3539                         min_val = val;
3540                         best_node = n;
3541                 }
3542         }
3543
3544         if (best_node >= 0)
3545                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3546
3547         return best_node;
3548 }
3549
3550
3551 /*
3552  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3553  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3554  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3555  */
3556 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3557 {
3558         int j;
3559         struct zonelist *zonelist;
3560
3561         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3562         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3563                 ;
3564         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3565         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3566         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3567 }
3568
3569 /*
3570  * Build gfp_thisnode zonelists
3571  */
3572 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3573 {
3574         int j;
3575         struct zonelist *zonelist;
3576
3577         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3578         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3579         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3580         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3581 }
3582
3583 /*
3584  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3585  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3586  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3587  * may still exist in local DMA zone.
3588  */
3589 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3590
3591 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3592 {
3593         int pos, j, node;
3594         int zone_type;          /* needs to be signed */
3595         struct zone *z;
3596         struct zonelist *zonelist;
3597
3598         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3599         pos = 0;
3600         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3601                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3602                         node = node_order[j];
3603                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3604                         if (populated_zone(z)) {
3605                                 zoneref_set_zone(z,
3606                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3607                                 check_highest_zone(zone_type);
3608                         }
3609                 }
3610         }
3611         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3612         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3613 }
3614
3615 #if defined(CONFIG_64BIT)
3616 /*
3617  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3618  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3619  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3620  */
3621 static int default_zonelist_order(void)
3622 {
3623         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3624 }
3625 #else
3626 /*
3627  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3628  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3629  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3630  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3631  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3632  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3633  */
3634 static int default_zonelist_order(void)
3635 {
3636         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3637 }
3638 #endif /* CONFIG_64BIT */
3639
3640 static void set_zonelist_order(void)
3641 {
3642         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3643                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3644         else
3645                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3646 }
3647
3648 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3649 {
3650         int j, node, load;
3651         enum zone_type i;
3652         nodemask_t used_mask;
3653         int local_node, prev_node;
3654         struct zonelist *zonelist;
3655         int order = current_zonelist_order;
3656
3657         /* initialize zonelists */
3658         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3659                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3660                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3661                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3662         }
3663
3664         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3665         local_node = pgdat->node_id;
3666         load = nr_online_nodes;
3667         prev_node = local_node;
3668         nodes_clear(used_mask);
3669
3670         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3671         j = 0;
3672
3673         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3674                 /*
3675                  * We don't want to pressure a particular node.
3676                  * So adding penalty to the first node in same
3677                  * distance group to make it round-robin.
3678                  */
3679                 if (node_distance(local_node, node) !=
3680                     node_distance(local_node, prev_node))
3681                         node_load[node] = load;
3682
3683                 prev_node = node;
3684                 load--;
3685                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3686                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3687                 else
3688                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3689         }
3690
3691         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3692                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3693                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3694         }
3695
3696         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3697 }
3698
3699 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3700 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3701 {
3702         struct zonelist *zonelist;
3703         struct zonelist_cache *zlc;
3704         struct zoneref *z;
3705
3706         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3707         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3708         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3709         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3710                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3711 }
3712
3713 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3714 /*
3715  * Return node id of node used for "local" allocations.
3716  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3717  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3718  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3719  */
3720 int local_memory_node(int node)
3721 {
3722         struct zone *zone;
3723
3724         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3725                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3726                                    NULL,
3727                                    &zone);
3728         return zone->node;
3729 }
3730 #endif
3731
3732 #else   /* CONFIG_NUMA */
3733
3734 static void set_zonelist_order(void)
3735 {
3736         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3737 }
3738
3739 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3740 {
3741         int node, local_node;
3742         enum zone_type j;
3743         struct zonelist *zonelist;
3744
3745         local_node = pgdat->node_id;
3746
3747         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3748         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3749
3750         /*
3751          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3752          * of all the other nodes.
3753          * We don't want to pressure a particular node, so when
3754          * building the zones for node N, we make sure that the
3755          * zones coming right after the local ones are those from
3756          * node N+1 (modulo N)
3757          */
3758         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3759                 if (!node_online(node))
3760                         continue;
3761                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3762         }
3763         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3764                 if (!node_online(node))
3765                         continue;
3766                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3767         }
3768
3769         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3770         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3771 }
3772
3773 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3774 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3775 {
3776         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3777 }
3778
3779 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3780
3781 /*
3782  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3783  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3784  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3785  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3786  * with interrupts disabled.
3787  *
3788  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3789  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3790  * hotplugged processors.
3791  *
3792  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3793  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3794  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3795  */
3796 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3797 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3798 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3799
3800 /*
3801  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3802  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3803  */
3804 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3805
3806 /* return values int ....just for stop_machine() */
3807 static int __build_all_zonelists(void *data)
3808 {
3809         int nid;
3810         int cpu;
3811         pg_data_t *self = data;
3812
3813 #ifdef CONFIG_NUMA
3814         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3815 #endif
3816
3817         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3818                 build_zonelists(self);
3819                 build_zonelist_cache(self);
3820         }
3821
3822         for_each_online_node(nid) {
3823                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3824
3825                 build_zonelists(pgdat);
3826                 build_zonelist_cache(pgdat);
3827         }
3828
3829         /*
3830          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3831          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3832          * each zone will be allocated later when the per cpu
3833          * allocator is available.
3834          *
3835          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3836          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3837          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3838          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3839          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3840          * (a chicken-egg dilemma).
3841          */
3842         for_each_possible_cpu(cpu) {
3843                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3844
3845 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3846                 /*
3847                  * We now know the "local memory node" for each node--
3848                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3849                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3850                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3851                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3852                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3853                  */
3854                 if (cpu_online(cpu))
3855                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3856 #endif
3857         }
3858
3859         return 0;
3860 }
3861
3862 /*
3863  * Called with zonelists_mutex held always
3864  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3865  */
3866 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3867 {
3868         set_zonelist_order();
3869
3870         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3871                 __build_all_zonelists(NULL);
3872                 mminit_verify_zonelist();
3873                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3874         } else {
3875 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3876                 if (zone)
3877                         setup_zone_pageset(zone);
3878 #endif
3879                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3880                    of zonelist */
3881                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3882                 /* cpuset refresh routine should be here */
3883         }
3884         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3885         /*
3886          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3887          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3888          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3889          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3890          * disabled and enable it later
3891          */
3892         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3893                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3894         else
3895                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3896
3897         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3898                 "Total pages: %ld\n",
3899                         nr_online_nodes,
3900                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3901                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3902                         vm_total_pages);
3903 #ifdef CONFIG_NUMA
3904         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3905 #endif
3906 }
3907
3908 /*
3909  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3910  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3911  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3912  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3913  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3914  * conservative, even though it seems large.
3915  *
3916  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3917  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3918  */
3919 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3920
3921 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3922 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3923 {
3924         unsigned long size = 1;
3925
3926         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3927
3928         while (size < pages)
3929                 size <<= 1;
3930
3931         /*
3932          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3933          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3934          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3935          */
3936         size = min(size, 4096UL);
3937
3938         return max(size, 4UL);
3939 }
3940 #else
3941 /*
3942  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3943  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3944  *
3945  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3946  *
3947  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3948  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3949  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3950  *
3951  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3952  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3953  *
3954  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3955  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3956  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3957  */
3958 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3959 {
3960         return 4096UL;
3961 }
3962 #endif
3963
3964 /*
3965  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3966  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3967  * hash function before the remainder is taken.
3968  */
3969 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3970 {
3971         return ffz(~size);
3972 }
3973
3974 /*
3975  * Check if a pageblock contains reserved pages
3976  */
3977 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3978 {
3979         unsigned long pfn;
3980
3981         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3982                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3983                         return 1;
3984         }
3985         return 0;
3986 }
3987
3988 /*
3989  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3990  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3991  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3992  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3993  * blocks as reclaim kicks in
3994  */
3995 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3996 {
3997         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3998         struct page *page;
3999         unsigned long block_migratetype;
4000         int reserve;
4001         int old_reserve;
4002
4003         /*
4004          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4005          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4006          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4007          * the block.
4008          */
4009         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4010         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4011         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4012         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4013                                                         pageblock_order;
4014
4015         /*
4016          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4017          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4018          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4019          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4020          * future allocation of hugepages at runtime.
4021          */
4022         reserve = min(2, reserve);
4023         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4024
4025         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4026         if (reserve == old_reserve)
4027                 return;
4028         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4029
4030         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4031                 if (!pfn_valid(pfn))
4032                         continue;
4033                 page = pfn_to_page(pfn);
4034
4035                 /* Watch out for overlapping nodes */
4036                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4037                         continue;
4038
4039                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4040
4041                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4042                 if (reserve > 0) {
4043                         /*
4044                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4045                          * them.
4046                          */
4047                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4048                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4049                                 continue;
4050
4051                         /* If this block is reserved, account for it */
4052                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4053                                 reserve--;
4054                                 continue;
4055                         }
4056
4057                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4058                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4059                                 set_pageblock_migratetype(page,
4060                                                         MIGRATE_RESERVE);
4061                                 move_freepages_block(zone, page,
4062                                                         MIGRATE_RESERVE);
4063                                 reserve--;
4064                                 continue;
4065                         }
4066                 } else if (!old_reserve) {
4067                         /*
4068                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4069                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4070                          */
4071                         break;
4072                 }
4073
4074                 /*
4075                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4076                  * take it back
4077                  */
4078                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4079                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4080                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4081                 }
4082         }
4083 }
4084
4085 /*
4086  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4087  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4088  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4089  */
4090 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4091                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4092 {
4093         struct page *page;
4094         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4095         unsigned long pfn;
4096         struct zone *z;
4097
4098         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4099                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4100
4101         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4102         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4103                 /*
4104                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4105                  * handed to this function.  They do not
4106                  * exist on hotplugged memory.
4107                  */
4108                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4109                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4110                                 continue;
4111                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4112                                 continue;
4113                 }
4114                 page = pfn_to_page(pfn);
4115                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4116                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4117                 init_page_count(page);
4118                 page_mapcount_reset(page);
4119                 page_cpupid_reset_last(page);
4120                 SetPageReserved(page);
4121                 /*
4122                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4123                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4124                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4125                  * the address space during boot when many long-lived
4126                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4127                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4128                  * setup_zone_migrate_reserve()
4129                  *
4130                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4131                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4132                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4133                  * pfn out of zone.
4134                  */
4135                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4136                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4137                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4138                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4139
4140                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4141 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4142                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4143                 if (!is_highmem_idx(zone))
4144                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4145 #endif
4146         }
4147 }
4148
4149 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4150 {
4151         unsigned int order, t;
4152         for_each_migratetype_order(order, t) {
4153                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4154                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4155         }
4156 }
4157
4158 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4159 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4160         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4161 #endif
4162
4163 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4164 {
4165 #ifdef CONFIG_MMU
4166         int batch;
4167
4168         /*
4169          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4170          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4171          *
4172          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4173          */
4174         batch = zone->managed_pages / 1024;
4175         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4176                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4177         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4178         if (batch < 1)
4179                 batch = 1;
4180
4181         /*
4182          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4183          * of 2 value was found to be more likely to have
4184          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4185          *
4186          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4187          * batches of pages, one task can end up with a lot
4188          * of pages of one half of the possible page colors
4189          * and the other with pages of the other colors.
4190          */
4191         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4192
4193         return batch;
4194
4195 #else
4196         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4197          * conditions.
4198          *
4199          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4200          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4201          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4202          *
4203          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4204          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4205          * can be a significant delay between the individual batches being
4206          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4207          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4208          */
4209         return 0;
4210 #endif
4211 }
4212
4213 /*
4214  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4215  * ->batch must never be higher then ->high.
4216  * The following function updates them in a safe manner without read side
4217  * locking.
4218  *
4219  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4220  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4221  *
4222  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4223  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4224  * exist).
4225  */
4226 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4227                 unsigned long batch)
4228 {
4229        /* start with a fail safe value for batch */
4230         pcp->batch = 1;
4231         smp_wmb();
4232
4233        /* Update high, then batch, in order */
4234         pcp->high = high;
4235         smp_wmb();
4236
4237         pcp->batch = batch;
4238 }
4239
4240 /* a companion to pageset_set_high() */
4241 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4242 {
4243         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4244 }
4245
4246 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4247 {
4248         struct per_cpu_pages *pcp;
4249         int migratetype;
4250
4251         memset(p, 0, sizeof(*p));
4252
4253         pcp = &p->pcp;
4254         pcp->count = 0;
4255         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4256                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4257 }
4258
4259 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4260 {
4261         pageset_init(p);
4262         pageset_set_batch(p, batch);
4263 }
4264
4265 /*
4266  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4267  * to the value high for the pageset p.
4268  */
4269 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4270                                 unsigned long high)
4271 {
4272         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4273         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4274                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4275
4276         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4277 }
4278
4279 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4280                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4281 {
4282         if (percpu_pagelist_fraction)
4283                 pageset_set_high(pcp,
4284                         (zone->managed_pages /
4285                                 percpu_pagelist_fraction));
4286         else
4287                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4288 }
4289
4290 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4291 {
4292         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4293
4294         pageset_init(pcp);
4295         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4296 }
4297
4298 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4299 {
4300         int cpu;
4301         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4302         for_each_possible_cpu(cpu)
4303                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4304 }
4305
4306 /*
4307  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4308  * Before this call only boot pagesets were available.
4309  */
4310 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4311 {
4312         struct zone *zone;
4313
4314         for_each_populated_zone(zone)
4315                 setup_zone_pageset(zone);
4316 }
4317
4318 static noinline __init_refok
4319 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4320 {
4321         int i;
4322         size_t alloc_size;
4323
4324         /*
4325          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4326          * per zone.
4327          */
4328         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4329                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4330         zone->wait_table_bits =
4331                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4332         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4333                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4334
4335         if (!slab_is_available()) {
4336                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4337                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4338                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4339         } else {
4340                 /*
4341                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4342                  * via memory hot-add.
4343                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4344                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4345                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4346                  * node itself as well.
4347                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4348                  * necessary.
4349                  */
4350                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4351         }
4352         if (!zone->wait_table)
4353                 return -ENOMEM;
4354
4355         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4356                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4357
4358         return 0;
4359 }
4360
4361 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4362 {
4363         /*
4364          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4365          * relies on the ability of the linker to provide the
4366          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4367          */
4368         zone->pageset = &boot_pageset;
4369
4370         if (populated_zone(zone))
4371                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4372                         zone->name, zone->present_pages,
4373                                          zone_batchsize(zone));
4374 }
4375
4376 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4377                                         unsigned long zone_start_pfn,
4378                                         unsigned long size,
4379                                         enum memmap_context context)
4380 {
4381         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4382         int ret;
4383         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4384         if (ret)
4385                 return ret;
4386         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4387
4388         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4389
4390         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4391                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4392                         pgdat->node_id,
4393                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4394                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4395
4396         zone_init_free_lists(zone);
4397
4398         return 0;
4399 }
4400
4401 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4402 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4403 /*
4404  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4405  */
4406 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4407 {
4408         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4409         int nid;
4410         /*
4411          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4412          * when the kernel is running single-threaded.
4413          */
4414         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4415         static int __meminitdata last_nid;
4416
4417         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4418                 return last_nid;
4419
4420         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4421         if (nid != -1) {
4422                 last_start_pfn = start_pfn;
4423                 last_end_pfn = end_pfn;
4424                 last_nid = nid;
4425         }
4426
4427         return nid;
4428 }
4429 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4430
4431 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4432 {
4433         int nid;
4434
4435         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4436         if (nid >= 0)
4437                 return nid;
4438         /* just returns 0 */
4439         return 0;
4440 }
4441
4442 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4443 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4444 {
4445         int nid;
4446
4447         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4448         if (nid >= 0 && nid != node)
4449                 return false;
4450         return true;
4451 }
4452 #endif
4453
4454 /**
4455  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4456  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4457  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4458  *
4459  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4460  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4461  * memblock_free_early_nid() manually.
4462  */
4463 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4464 {
4465         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4466         int i, this_nid;
4467
4468         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4469                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4470                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4471
4472                 if (start_pfn < end_pfn)
4473                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4474                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4475                                         this_nid);
4476         }
4477 }
4478
4479 /**
4480  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4481  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4482  *
4483  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4484  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4485  */
4486 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4487 {
4488         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4489         int i, this_nid;
4490
4491         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4492                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4493 }
4494
4495 /**
4496  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4497  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4498  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4499  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4500  *
4501  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4502  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4503  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4504  * PFNs will be 0.
4505  */
4506 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4507                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4508 {
4509         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4510         int i;
4511
4512         *start_pfn = -1UL;
4513         *end_pfn = 0;
4514
4515         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4516                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4517                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4518         }
4519
4520         if (*start_pfn == -1UL)
4521                 *start_pfn = 0;
4522 }
4523
4524 /*
4525  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4526  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4527  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4528  */
4529 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4530 {
4531         int zone_index;
4532         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4533                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4534                         continue;
4535
4536                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4537                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4538                         break;
4539         }
4540
4541         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4542         movable_zone = zone_index;
4543 }
4544
4545 /*
4546  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4547  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4548  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4549  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4550  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4551  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4552  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4553  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4554  */
4555 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4556                                         unsigned long zone_type,
4557                                         unsigned long node_start_pfn,
4558                                         unsigned long node_end_pfn,
4559                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4560                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4561 {
4562         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4563         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4564                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4565                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4566                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4567                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4568                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4569
4570                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4571                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4572                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4573                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4574
4575                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4576                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4577                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4578         }
4579 }
4580
4581 /*
4582  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4583  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4584  */
4585 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4586                                         unsigned long zone_type,
4587                                         unsigned long node_start_pfn,
4588                                         unsigned long node_end_pfn,
4589                                         unsigned long *ignored)
4590 {
4591         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4592
4593         /* Get the start and end of the zone */
4594         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4595         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4596         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4597                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4598                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4599
4600         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4601         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4602                 return 0;
4603
4604         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4605         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4606         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4607
4608         /* Return the spanned pages */
4609         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4610 }
4611
4612 /*
4613  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4614  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4615  */
4616 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4617                                 unsigned long range_start_pfn,
4618                                 unsigned long range_end_pfn)
4619 {
4620         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4621         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4622         int i;
4623
4624         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4625                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4626                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4627                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4628         }
4629         return nr_absent;
4630 }
4631
4632 /**
4633  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4634  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4635  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4636  *
4637  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4638  */
4639 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4640                                                         unsigned long end_pfn)
4641 {
4642         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4643 }
4644
4645 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4646 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4647                                         unsigned long zone_type,
4648                                         unsigned long node_start_pfn,
4649                                         unsigned long node_end_pfn,
4650                                         unsigned long *ignored)
4651 {
4652         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4653         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4654         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4655
4656         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4657         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4658
4659         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4660                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4661                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4662         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4663 }
4664
4665 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4666 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4667                                         unsigned long zone_type,
4668                                         unsigned long node_start_pfn,
4669                                         unsigned long node_end_pfn,
4670                                         unsigned long *zones_size)
4671 {
4672         return zones_size[zone_type];
4673 }
4674
4675 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4676                                                 unsigned long zone_type,
4677                                                 unsigned long node_start_pfn,
4678                                                 unsigned long node_end_pfn,
4679                                                 unsigned long *zholes_size)
4680 {
4681         if (!zholes_size)
4682                 return 0;
4683
4684         return zholes_size[zone_type];
4685 }
4686
4687 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4688
4689 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4690                                                 unsigned long node_start_pfn,
4691                                                 unsigned long node_end_pfn,
4692                                                 unsigned long *zones_size,
4693                                                 unsigned long *zholes_size)
4694 {
4695         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4696         enum zone_type i;
4697
4698         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4699                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4700                                                          node_start_pfn,
4701                                                          node_end_pfn,
4702                                                          zones_size);
4703         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4704
4705         realtotalpages = totalpages;
4706         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4707                 realtotalpages -=
4708                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4709                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4710                                                   zholes_size);
4711         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4712         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4713                                                         realtotalpages);
4714 }
4715
4716 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4717 /*
4718  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4719  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4720  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4721  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4722  * bytes.
4723  */
4724 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4725 {
4726         unsigned long usemapsize;
4727
4728         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4729         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4730         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4731         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4732         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4733
4734         return usemapsize / 8;
4735 }
4736
4737 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4738                                 struct zone *zone,
4739                                 unsigned long zone_start_pfn,
4740                                 unsigned long zonesize)
4741 {
4742         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4743         zone->pageblock_flags = NULL;
4744         if (usemapsize)
4745                 zone->pageblock_flags =
4746                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4747                                                          pgdat->node_id);
4748 }
4749 #else
4750 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4751                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4752 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4753
4754 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4755
4756 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4757 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4758 {
4759         unsigned int order;
4760
4761         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4762         if (pageblock_order)
4763                 return;
4764
4765         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4766                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4767         else
4768                 order = MAX_ORDER - 1;
4769
4770         /*
4771          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4772          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4773          * powerpc.
4774          */
4775         pageblock_order = order;
4776 }
4777 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4778
4779 /*
4780  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4781  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4782  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4783  * the kernel config
4784  */
4785 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4786 {
4787 }
4788
4789 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4790
4791 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4792                                                    unsigned long present_pages)
4793 {
4794         unsigned long pages = spanned_pages;
4795
4796         /*
4797          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4798          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4799          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4800          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4801          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4802          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4803          */
4804         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4805             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4806                 pages = present_pages;
4807
4808         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4809 }
4810
4811 /*
4812  * Set up the zone data structures:
4813  *   - mark all pages reserved
4814  *   - mark all memory queues empty
4815  *   - clear the memory bitmaps
4816  *
4817  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4818  */
4819 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4820                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4821                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4822 {
4823         enum zone_type j;
4824         int nid = pgdat->node_id;
4825         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4826         int ret;
4827
4828         pgdat_resize_init(pgdat);
4829 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4830         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4831         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4832         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4833 #endif
4834         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4835         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4836         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4837
4838         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4839                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4840                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4841
4842                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4843                                                   node_end_pfn, zones_size);
4844                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4845                                                                 node_start_pfn,
4846                                                                 node_end_pfn,
4847                                                                 zholes_size);
4848
4849                 /*
4850                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4851                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4852                  * and per-cpu initialisations
4853                  */
4854                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4855                 if (freesize >= memmap_pages) {
4856                         freesize -= memmap_pages;
4857                         if (memmap_pages)
4858                                 printk(KERN_DEBUG
4859                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4860                                        zone_names[j], memmap_pages);
4861                 } else
4862                         printk(KERN_WARNING
4863                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4864                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4865
4866                 /* Account for reserved pages */
4867                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4868                         freesize -= dma_reserve;
4869                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4870                                         zone_names[0], dma_reserve);
4871                 }
4872
4873                 if (!is_highmem_idx(j))
4874                         nr_kernel_pages += freesize;
4875                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4876                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4877                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4878                 nr_all_pages += freesize;
4879
4880                 zone->spanned_pages = size;
4881                 zone->present_pages = realsize;
4882                 /*
4883                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4884                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4885                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4886                  */
4887                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4888 #ifdef CONFIG_NUMA
4889                 zone->node = nid;
4890                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4891                                                 / 100;
4892                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4893 #endif
4894                 zone->name = zone_names[j];
4895                 spin_lock_init(&zone->lock);
4896                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4897                 zone_seqlock_init(zone);
4898                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4899                 zone_pcp_init(zone);
4900
4901                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4902                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4903
4904                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4905                 if (!size)
4906                         continue;
4907
4908                 set_pageblock_order();
4909                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4910                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4911                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4912                 BUG_ON(ret);
4913                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4914                 zone_start_pfn += size;
4915         }
4916 }
4917
4918 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4919 {
4920         /* Skip empty nodes */
4921         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4922                 return;
4923
4924 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4925         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4926         if (!pgdat->node_mem_map) {
4927                 unsigned long size, start, end;
4928                 struct page *map;
4929
4930                 /*
4931                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4932                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4933                  * for the buddy allocator to function correctly.
4934                  */
4935                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4936                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4937                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4938                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4939                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4940                 if (!map)
4941                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4942                                                                pgdat->node_id);
4943                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4944         }
4945 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4946         /*
4947          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4948          */
4949         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4950                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4951 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4952                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4953                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4954 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4955         }
4956 #endif
4957 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4958 }
4959
4960 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4961                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4962 {
4963         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4964         unsigned long start_pfn = 0;
4965         unsigned long end_pfn = 0;
4966
4967         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4968         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4969
4970         pgdat->node_id = nid;
4971         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4972 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4973         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4974         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
4975                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4976 #endif
4977         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4978                                   zones_size, zholes_size);
4979
4980         alloc_node_mem_map(pgdat);
4981 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4982         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4983                 nid, (unsigned long)pgdat,
4984                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4985 #endif
4986
4987         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4988                             zones_size, zholes_size);
4989 }
4990
4991 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4992
4993 #if MAX_NUMNODES > 1
4994 /*
4995  * Figure out the number of possible node ids.
4996  */
4997 void __init setup_nr_node_ids(void)
4998 {
4999         unsigned int node;
5000         unsigned int highest = 0;
5001
5002         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5003                 highest = node;
5004         nr_node_ids = highest + 1;
5005 }
5006 #endif
5007
5008 /**
5009  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5010  *
5011  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5012  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5013  * all the nodes.
5014  *
5015  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5016  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5017  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5018  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5019  *
5020  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5021  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5022  * populated node map.
5023  *
5024  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5025  * requirement (single node).
5026  */
5027 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5028 {
5029         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5030         unsigned long start, end, mask;
5031         int last_nid = -1;
5032         int i, nid;
5033
5034         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5035                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5036                         last_nid = nid;
5037                         last_end = end;
5038                         continue;
5039                 }
5040
5041                 /*
5042                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5043                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5044                  * too coarse to separate the current node from the last.
5045                  */
5046                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5047                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5048                         mask <<= 1;
5049
5050                 /* accumulate all internode masks */
5051                 accl_mask |= mask;
5052         }
5053
5054         /* convert mask to number of pages */
5055         return ~accl_mask + 1;
5056 }
5057
5058 /* Find the lowest pfn for a node */
5059 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5060 {
5061         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5062         unsigned long start_pfn;
5063         int i;
5064
5065         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5066                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5067
5068         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5069                 printk(KERN_WARNING
5070                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5071                 return 0;
5072         }
5073
5074         return min_pfn;
5075 }
5076
5077 /**
5078  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5079  *
5080  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5081  * memblock_set_node().
5082  */
5083 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5084 {
5085         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5086 }
5087
5088 /*
5089  * early_calculate_totalpages()
5090  * Sum pages in active regions for movable zone.
5091  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5092  */
5093 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5094 {
5095         unsigned long totalpages = 0;
5096         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5097         int i, nid;
5098
5099         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5100                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5101
5102                 totalpages += pages;
5103                 if (pages)
5104                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5105         }
5106         return totalpages;
5107 }
5108
5109 /*
5110  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5111  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5112  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5113  * others
5114  */
5115 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5116 {
5117         int i, nid;
5118         unsigned long usable_startpfn;
5119         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5120         /* save the state before borrow the nodemask */
5121         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5122         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5123         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5124         struct memblock_region *r;
5125
5126         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5127         find_usable_zone_for_movable();
5128
5129         /*
5130          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5131          * options.
5132          */
5133         if (movable_node_is_enabled()) {
5134                 for_each_memblock(memory, r) {
5135                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5136                                 continue;
5137
5138                         nid = r->nid;
5139
5140                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5141                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5142                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5143                                 usable_startpfn;
5144                 }
5145
5146                 goto out2;
5147         }
5148
5149         /*
5150          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5151          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5152          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5153          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5154          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5155          * what movablecore would have allowed.
5156          */
5157         if (required_movablecore) {
5158                 unsigned long corepages;
5159
5160                 /*
5161                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5162                  * was requested by the user
5163                  */
5164                 required_movablecore =
5165                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5166                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5167
5168                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5169         }
5170
5171         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5172         if (!required_kernelcore)
5173                 goto out;
5174
5175         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5176         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5177
5178 restart:
5179         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5180         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5181         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5182                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5183
5184                 /*
5185                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5186                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5187                  * amount of memory for the kernel
5188                  */
5189                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5190                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5191
5192                 /*
5193                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5194                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5195                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5196                  */
5197                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5198
5199                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5200                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5201                         unsigned long size_pages;
5202
5203                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5204                         if (start_pfn >= end_pfn)
5205                                 continue;
5206
5207                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5208                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5209                                 unsigned long kernel_pages;
5210                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5211                                                                 - start_pfn;
5212
5213                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5214                                                         kernelcore_remaining);
5215                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5216                                                         required_kernelcore);
5217
5218                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5219                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5220
5221                                         /*
5222                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5223                                          * that if we have to rebalance
5224                                          * kernelcore across nodes, we will
5225                                          * not double account here
5226                                          */
5227                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5228                                         continue;
5229                                 }
5230                                 start_pfn = usable_startpfn;
5231                         }
5232
5233                         /*
5234                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5235                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5236                          * number of pages used as kernelcore
5237                          */
5238                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5239                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5240                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5241                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5242
5243                         /*
5244                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5245                          * break if the kernelcore for this node has been
5246                          * satisfied
5247                          */
5248                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5249                                                                 size_pages);
5250                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5251                         if (!kernelcore_remaining)
5252                                 break;
5253                 }
5254         }
5255
5256         /*
5257          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5258          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5259          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5260          * satisfied
5261          */
5262         usable_nodes--;
5263         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5264                 goto restart;
5265
5266 out2:
5267         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5268         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5269                 zone_movable_pfn[nid] =
5270                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5271
5272 out:
5273         /* restore the node_state */
5274         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5275 }
5276
5277 /* Any regular or high memory on that node ? */
5278 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5279 {
5280         enum zone_type zone_type;
5281
5282         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5283                 return;
5284
5285         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5286                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5287                 if (populated_zone(zone)) {
5288                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5289                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5290                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5291                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5292                         break;
5293                 }
5294         }
5295 }
5296
5297 /**
5298  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5299  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5300  *
5301  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5302  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5303  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5304  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5305  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5306  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5307  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5308  * at arch_max_dma_pfn.
5309  */
5310 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5311 {
5312         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5313         int i, nid;
5314
5315         /* Record where the zone boundaries are */
5316         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5317                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5318         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5319                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5320         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5321         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5322         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5323                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5324                         continue;
5325                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5326                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5327                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5328                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5329         }
5330         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5331         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5332
5333         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5334         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5335         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5336
5337         /* Print out the zone ranges */
5338         printk("Zone ranges:\n");
5339         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5340                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5341                         continue;
5342                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5343                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5344                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5345                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5346                 else
5347                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5348                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5349                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5350                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5351         }
5352
5353         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5354         printk("Movable zone start for each node\n");
5355         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5356                 if (zone_movable_pfn[i])
5357                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5358                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5359         }
5360
5361         /* Print out the early node map */
5362         printk("Early memory node ranges\n");
5363         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5364                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5365                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5366
5367         /* Initialise every node */
5368         mminit_verify_pageflags_layout();
5369         setup_nr_node_ids();
5370         for_each_online_node(nid) {
5371                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5372                 free_area_init_node(nid, NULL,
5373                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5374
5375                 /* Any memory on that node */
5376                 if (pgdat->node_present_pages)
5377                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5378                 check_for_memory(pgdat, nid);
5379         }
5380 }
5381
5382 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5383 {
5384         unsigned long long coremem;
5385         if (!p)
5386                 return -EINVAL;
5387
5388         coremem = memparse(p, &p);
5389         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5390
5391         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5392         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5393
5394         return 0;
5395 }
5396
5397 /*
5398  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5399  * cannot be reclaimed or migrated.
5400  */
5401 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5402 {
5403         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5404 }
5405
5406 /*
5407  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5408  * can be reclaimed or migrated.
5409  */
5410 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5411 {
5412         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5413 }
5414
5415 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5416 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5417
5418 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5419
5420 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5421 {
5422         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5423         page_zone(page)->managed_pages += count;
5424         totalram_pages += count;
5425 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5426         if (PageHighMem(page))
5427                 totalhigh_pages += count;
5428 #endif
5429         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5430 }
5431 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5432
5433 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5434 {
5435         void *pos;
5436         unsigned long pages = 0;
5437
5438         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5439         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5440         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5441                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5442                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5443                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5444         }
5445
5446         if (pages && s)
5447                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5448                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5449
5450         return pages;
5451 }
5452 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5453
5454 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5455 void free_highmem_page(struct page *page)
5456 {
5457         __free_reserved_page(page);
5458         totalram_pages++;
5459         page_zone(page)->managed_pages++;
5460         totalhigh_pages++;
5461 }
5462 #endif
5463
5464
5465 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5466 {
5467         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5468         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5469
5470         physpages = get_num_physpages();
5471         codesize = _etext - _stext;
5472         datasize = _edata - _sdata;
5473         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5474         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5475         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5476         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5477
5478         /*
5479          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5480          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5481          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5482          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5483          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5484          */
5485 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5486         do { \
5487                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5488                         size -= adj; \
5489         } while (0)
5490
5491         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5492                      _sinittext, init_code_size);
5493         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5494         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5495         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5496         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5497
5498 #undef  adj_init_size
5499
5500         printk("Memory: %luK/%luK available "
5501                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5502                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5503 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5504                ", %luK highmem"
5505 #endif
5506                "%s%s)\n",
5507                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5508                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5509                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5510                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5511 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5512                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5513 #endif
5514                str ? ", " : "", str ? str : "");
5515 }
5516
5517 /**
5518  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5519  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5520  *
5521  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5522  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5523  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5524  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5525  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5526  * smaller per-cpu batchsize.
5527  */
5528 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5529 {
5530         dma_reserve = new_dma_reserve;
5531 }
5532
5533 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5534 {
5535         free_area_init_node(0, zones_size,
5536                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5537 }
5538
5539 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5540                                  unsigned long action, void *hcpu)
5541 {
5542         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5543
5544         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5545                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5546                 drain_pages(cpu);
5547
5548                 /*
5549                  * Spill the event counters of the dead processor
5550                  * into the current processors event counters.
5551                  * This artificially elevates the count of the current
5552                  * processor.
5553                  */
5554                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5555
5556                 /*
5557                  * Zero the differential counters of the dead processor
5558                  * so that the vm statistics are consistent.
5559                  *
5560                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5561                  * race with what we are doing.
5562                  */
5563                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5564         }
5565         return NOTIFY_OK;
5566 }
5567
5568 void __init page_alloc_init(void)
5569 {
5570         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5571 }
5572
5573 /*
5574  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5575  *      or min_free_kbytes changes.
5576  */
5577 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5578 {
5579         struct pglist_data *pgdat;
5580         unsigned long reserve_pages = 0;
5581         enum zone_type i, j;
5582
5583         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5584                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5585                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5586                         long max = 0;
5587
5588                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5589                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5590                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5591                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5592                         }
5593
5594                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5595                         max += high_wmark_pages(zone);
5596
5597                         if (max > zone->managed_pages)
5598                                 max = zone->managed_pages;
5599                         reserve_pages += max;
5600                         /*
5601                          * Lowmem reserves are not available to
5602                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5603                          * kswapd tries to balance zones to their high
5604                          * watermark.  As a result, neither should be
5605                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5606                          * situation where reclaim has to clean pages
5607                          * in order to balance the zones.
5608                          */
5609                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5610                 }
5611         }
5612         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5613         totalreserve_pages = reserve_pages;
5614 }
5615
5616 /*
5617  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5618  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5619  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5620  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5621  */
5622 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5623 {
5624         struct pglist_data *pgdat;
5625         enum zone_type j, idx;
5626
5627         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5628                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5629                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5630                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5631
5632                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5633
5634                         idx = j;
5635                         while (idx) {
5636                                 struct zone *lower_zone;
5637
5638                                 idx--;
5639
5640                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5641                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5642
5643                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5644                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5645                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5646                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5647                         }
5648                 }
5649         }
5650
5651         /* update totalreserve_pages */
5652         calculate_totalreserve_pages();
5653 }
5654
5655 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5656 {
5657         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5658         unsigned long lowmem_pages = 0;
5659         struct zone *zone;
5660         unsigned long flags;
5661
5662         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5663         for_each_zone(zone) {
5664                 if (!is_highmem(zone))
5665                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5666         }
5667
5668         for_each_zone(zone) {
5669                 u64 tmp;
5670
5671                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5672                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5673                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5674                 if (is_highmem(zone)) {
5675                         /*
5676                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5677                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5678                          * value here.
5679                          *
5680                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5681                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5682                          * not be capped for highmem.
5683                          */
5684                         unsigned long min_pages;
5685
5686                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5687                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5688                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5689                 } else {
5690                         /*
5691                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5692                          * proportionate to the zone's size.
5693                          */
5694                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5695                 }
5696
5697                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5698                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5699
5700                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5701                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5702                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5703
5704                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5705                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5706         }
5707
5708         /* update totalreserve_pages */
5709         calculate_totalreserve_pages();
5710 }
5711
5712 /**
5713  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5714  * or when memory is hot-{added|removed}
5715  *
5716  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5717  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5718  */
5719 void setup_per_zone_wmarks(void)
5720 {
5721         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5722         __setup_per_zone_wmarks();
5723         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5724 }
5725
5726 /*
5727  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5728  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5729  * to be referenced again before it is swapped out.
5730  *
5731  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5732  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5733  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5734  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5735  *
5736  * total     target    max
5737  * memory    ratio     inactive anon
5738  * -------------------------------------
5739  *   10MB       1         5MB
5740  *  100MB       1        50MB
5741  *    1GB       3       250MB
5742  *   10GB      10       0.9GB
5743  *  100GB      31         3GB
5744  *    1TB     101        10GB
5745  *   10TB     320        32GB
5746  */
5747 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5748 {
5749         unsigned int gb, ratio;
5750
5751         /* Zone size in gigabytes */
5752         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5753         if (gb)
5754                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5755         else
5756                 ratio = 1;
5757
5758         zone->inactive_ratio = ratio;
5759 }
5760
5761 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5762 {
5763         struct zone *zone;
5764
5765         for_each_zone(zone)
5766                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5767 }
5768
5769 /*
5770  * Initialise min_free_kbytes.
5771  *
5772  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5773  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5774  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5775  *
5776  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5777  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5778  *
5779  * which yields
5780  *
5781  * 16MB:        512k
5782  * 32MB:        724k
5783  * 64MB:        1024k
5784  * 128MB:       1448k
5785  * 256MB:       2048k
5786  * 512MB:       2896k
5787  * 1024MB:      4096k
5788  * 2048MB:      5792k
5789  * 4096MB:      8192k
5790  * 8192MB:      11584k
5791  * 16384MB:     16384k
5792  */
5793 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5794 {
5795         unsigned long lowmem_kbytes;
5796         int new_min_free_kbytes;
5797
5798         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5799         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5800
5801         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5802                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5803                 if (min_free_kbytes < 128)
5804                         min_free_kbytes = 128;
5805                 if (min_free_kbytes > 65536)
5806                         min_free_kbytes = 65536;
5807         } else {
5808                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5809                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5810         }
5811         setup_per_zone_wmarks();
5812         refresh_zone_stat_thresholds();
5813         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5814         setup_per_zone_inactive_ratio();
5815         return 0;
5816 }
5817 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5818
5819 /*
5820  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5821  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5822  *      changes.
5823  */
5824 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5825         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5826 {
5827         int rc;
5828
5829         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5830         if (rc)
5831                 return rc;
5832
5833         if (write) {
5834                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5835                 setup_per_zone_wmarks();
5836         }
5837         return 0;
5838 }
5839
5840 #ifdef CONFIG_NUMA
5841 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5842         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5843 {
5844         struct zone *zone;
5845         int rc;
5846
5847         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5848         if (rc)
5849                 return rc;
5850
5851         for_each_zone(zone)
5852                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5853                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5854         return 0;
5855 }
5856
5857 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5858         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5859 {
5860         struct zone *zone;
5861         int rc;
5862
5863         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5864         if (rc)
5865                 return rc;
5866
5867         for_each_zone(zone)
5868                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5869                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5870         return 0;
5871 }
5872 #endif
5873
5874 /*
5875  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5876  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5877  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5878  *
5879  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5880  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5881  * if in function of the boot time zone sizes.
5882  */
5883 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5884         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5885 {
5886         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5887         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5888         return 0;
5889 }
5890
5891 /*
5892  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5893  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5894  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5895  */
5896 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5897         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5898 {
5899         struct zone *zone;
5900         int old_percpu_pagelist_fraction;
5901         int ret;
5902
5903         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5904         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5905
5906         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5907         if (!write || ret < 0)
5908                 goto out;
5909
5910         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5911         if (percpu_pagelist_fraction &&
5912             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5913                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5914                 ret = -EINVAL;
5915                 goto out;
5916         }
5917
5918         /* No change? */
5919         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5920                 goto out;
5921
5922         for_each_populated_zone(zone) {
5923                 unsigned int cpu;
5924
5925                 for_each_possible_cpu(cpu)
5926                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5927                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5928         }
5929 out:
5930         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5931         return ret;
5932 }
5933
5934 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5935
5936 #ifdef CONFIG_NUMA
5937 static int __init set_hashdist(char *str)
5938 {
5939         if (!str)
5940                 return 0;
5941         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5942         return 1;
5943 }
5944 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5945 #endif
5946
5947 /*
5948  * allocate a large system hash table from bootmem
5949  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5950  *   quantity of entries
5951  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5952  */
5953 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5954                                      unsigned long bucketsize,
5955                                      unsigned long numentries,
5956                                      int scale,
5957                                      int flags,
5958                                      unsigned int *_hash_shift,
5959                                      unsigned int *_hash_mask,
5960                                      unsigned long low_limit,
5961                                      unsigned long high_limit)
5962 {
5963         unsigned long long max = high_limit;
5964         unsigned long log2qty, size;
5965         void *table = NULL;
5966
5967         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5968         if (!numentries) {
5969                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5970                 numentries = nr_kernel_pages;
5971
5972                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5973                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5974                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5975
5976                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5977                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5978                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5979                 else
5980                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5981
5982                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5983                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5984                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5985                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5986                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5987                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5988                                 BUG_ON(!numentries);
5989                         }
5990                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5991                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5992         }
5993         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5994
5995         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5996         if (max == 0) {
5997                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5998                 do_div(max, bucketsize);
5999         }
6000         max = min(max, 0x80000000ULL);
6001
6002         if (numentries < low_limit)
6003                 numentries = low_limit;
6004         if (numentries > max)
6005                 numentries = max;
6006
6007         log2qty = ilog2(numentries);
6008
6009         do {
6010                 size = bucketsize << log2qty;
6011                 if (flags & HASH_EARLY)
6012                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6013                 else if (hashdist)
6014                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6015                 else {
6016                         /*
6017                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6018                          * some pages at the end of hash table which
6019                          * alloc_pages_exact() automatically does
6020                          */
6021                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6022                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6023                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6024                         }
6025                 }
6026         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6027
6028         if (!table)
6029                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6030
6031         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6032                tablename,
6033                (1UL << log2qty),
6034                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6035                size);
6036
6037         if (_hash_shift)
6038                 *_hash_shift = log2qty;
6039         if (_hash_mask)
6040                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6041
6042         return table;
6043 }
6044
6045 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6046 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6047                                                         unsigned long pfn)
6048 {
6049 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6050         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6051 #else
6052         return zone->pageblock_flags;
6053 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6054 }
6055
6056 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6057 {
6058 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6059         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6060         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6061 #else
6062         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6063         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6064 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6065 }
6066
6067 /**
6068  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6069  * @page: The page within the block of interest
6070  * @pfn: The target page frame number
6071  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6072  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6073  *
6074  * Return: pageblock_bits flags
6075  */
6076 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6077                                         unsigned long end_bitidx,
6078                                         unsigned long mask)
6079 {
6080         struct zone *zone;
6081         unsigned long *bitmap;
6082         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6083         unsigned long word;
6084
6085         zone = page_zone(page);
6086         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6087         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6088         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6089         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6090
6091         word = bitmap[word_bitidx];
6092         bitidx += end_bitidx;
6093         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6094 }
6095
6096 /**
6097  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6098  * @page: The page within the block of interest
6099  * @flags: The flags to set
6100  * @pfn: The target page frame number
6101  * @end_bitidx: The last bit of interest
6102  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6103  */
6104 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6105                                         unsigned long pfn,
6106                                         unsigned long end_bitidx,
6107                                         unsigned long mask)
6108 {
6109         struct zone *zone;
6110         unsigned long *bitmap;
6111         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6112         unsigned long old_word, word;
6113
6114         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6115
6116         zone = page_zone(page);
6117         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6118         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6119         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6120         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6121
6122         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6123
6124         bitidx += end_bitidx;
6125         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6126         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6127
6128         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6129         for (;;) {
6130                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6131                 if (word == old_word)
6132                         break;
6133                 word = old_word;
6134         }
6135 }
6136
6137 /*
6138  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6139  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6140  *
6141  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6142  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6143  * expect this function should be exact.
6144  */
6145 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6146                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6147 {
6148         unsigned long pfn, iter, found;
6149         int mt;
6150
6151         /*
6152          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6153          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6154          */
6155         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6156                 return false;
6157         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6158         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6159                 return false;
6160
6161         pfn = page_to_pfn(page);
6162         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6163                 unsigned long check = pfn + iter;
6164
6165                 if (!pfn_valid_within(check))
6166                         continue;
6167
6168                 page = pfn_to_page(check);
6169
6170                 /*
6171                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6172                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6173                  * handle each tail page individually in migration.
6174                  */
6175                 if (PageHuge(page)) {
6176                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6177                         continue;
6178                 }
6179
6180                 /*
6181                  * We can't use page_count without pin a page
6182                  * because another CPU can free compound page.
6183                  * This check already skips compound tails of THP
6184                  * because their page->_count is zero at all time.
6185                  */
6186                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6187                         if (PageBuddy(page))
6188                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6189                         continue;
6190                 }
6191
6192                 /*
6193                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6194                  * page_count() is not 0.
6195                  */
6196                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6197                         continue;
6198
6199                 if (!PageLRU(page))
6200                         found++;
6201                 /*
6202                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6203                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6204                  * and it still to be fixed.
6205                  */
6206                 /*
6207                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6208                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6209                  *
6210                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6211                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6212                  * page at boot.
6213                  */
6214                 if (found > count)
6215                         return true;
6216         }
6217         return false;
6218 }
6219
6220 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6221 {
6222         struct zone *zone;
6223         unsigned long pfn;
6224
6225         /*
6226          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6227          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6228          * the zone but still within the section.
6229          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6230          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6231          */
6232         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6233                 return false;
6234
6235         zone = page_zone(page);
6236         pfn = page_to_pfn(page);
6237         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6238                 return false;
6239
6240         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6241 }
6242
6243 #ifdef CONFIG_CMA
6244
6245 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6246 {
6247         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6248                              pageblock_nr_pages) - 1);
6249 }
6250
6251 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6252 {
6253         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6254                                 pageblock_nr_pages));
6255 }
6256
6257 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6258 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6259                                         unsigned long start, unsigned long end)
6260 {
6261         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6262         unsigned long nr_reclaimed;
6263         unsigned long pfn = start;
6264         unsigned int tries = 0;
6265         int ret = 0;
6266
6267         migrate_prep();
6268
6269         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6270                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6271                         ret = -EINTR;
6272                         break;
6273                 }
6274
6275                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6276                         cc->nr_migratepages = 0;
6277                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6278                         if (!pfn) {
6279                                 ret = -EINTR;
6280                                 break;
6281                         }
6282                         tries = 0;
6283                 } else if (++tries == 5) {
6284                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6285                         break;
6286                 }
6287
6288                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6289                                                         &cc->migratepages);
6290                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6291
6292                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6293                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6294         }
6295         if (ret < 0) {
6296                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6297                 return ret;
6298         }
6299         return 0;
6300 }
6301
6302 /**
6303  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6304  * @start:      start PFN to allocate
6305  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6306  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6307  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6308  *                      in range must have the same migratetype and it must
6309  *                      be either of the two.
6310  *
6311  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6312  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6313  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6314  * pages fall in.
6315  *
6316  * The PFN range must belong to a single zone.
6317  *
6318  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6319  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6320  * need to be freed with free_contig_range().
6321  */
6322 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6323                        unsigned migratetype)
6324 {
6325         unsigned long outer_start, outer_end;
6326         int ret = 0, order;
6327
6328         struct compact_control cc = {
6329                 .nr_migratepages = 0,
6330                 .order = -1,
6331                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6332                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6333                 .ignore_skip_hint = true,
6334         };
6335         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6336
6337         /*
6338          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6339          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6340          * have different sizes, and due to the way page allocator
6341          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6342          * that page allocator won't try to merge buddies from
6343          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6344          * other migration type.
6345          *
6346          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6347          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6348          * we are interested in).  This will put all the pages in
6349          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6350          *
6351          * When this is done, we take the pages in range from page
6352          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6353          * page allocator will never consider using them.
6354          *
6355          * This lets us mark the pageblocks back as
6356          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6357          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6358          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6359          */
6360
6361         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6362                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6363                                        false);
6364         if (ret)
6365                 return ret;
6366
6367         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6368         if (ret)
6369                 goto done;
6370
6371         /*
6372          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6373          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6374          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6375          * What we are going to do is to allocate all pages from
6376          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6377          *
6378          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6379          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6380          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6381          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6382          * once this is done free the pages we are not interested in.
6383          *
6384          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6385          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6386          */
6387
6388         lru_add_drain_all();
6389         drain_all_pages();
6390
6391         order = 0;
6392         outer_start = start;
6393         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6394                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6395                         ret = -EBUSY;
6396                         goto done;
6397                 }
6398                 outer_start &= ~0UL << order;
6399         }
6400
6401         /* Make sure the range is really isolated. */
6402         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6403                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6404                        outer_start, end);
6405                 ret = -EBUSY;
6406                 goto done;
6407         }
6408
6409
6410         /* Grab isolated pages from freelists. */
6411         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6412         if (!outer_end) {
6413                 ret = -EBUSY;
6414                 goto done;
6415         }
6416
6417         /* Free head and tail (if any) */
6418         if (start != outer_start)
6419                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6420         if (end != outer_end)
6421                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6422
6423 done:
6424         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6425                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6426         return ret;
6427 }
6428
6429 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6430 {
6431         unsigned int count = 0;
6432
6433         for (; nr_pages--; pfn++) {
6434                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6435
6436                 count += page_count(page) != 1;
6437                 __free_page(page);
6438         }
6439         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6440 }
6441 #endif
6442
6443 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6444 /*
6445  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6446  * page high values need to be recalulated.
6447  */
6448 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6449 {
6450         unsigned cpu;
6451         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6452         for_each_possible_cpu(cpu)
6453                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6454                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6455         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6456 }
6457 #endif
6458
6459 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6460 {
6461         unsigned long flags;
6462         int cpu;
6463         struct per_cpu_pageset *pset;
6464
6465         /* avoid races with drain_pages()  */
6466         local_irq_save(flags);
6467         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6468                 for_each_online_cpu(cpu) {
6469                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6470                         drain_zonestat(zone, pset);
6471                 }
6472                 free_percpu(zone->pageset);
6473                 zone->pageset = &boot_pageset;
6474         }
6475         local_irq_restore(flags);
6476 }
6477
6478 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6479 /*
6480  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6481  */
6482 void
6483 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6484 {
6485         struct page *page;
6486         struct zone *zone;
6487         unsigned int order, i;
6488         unsigned long pfn;
6489         unsigned long flags;
6490         /* find the first valid pfn */
6491         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6492                 if (pfn_valid(pfn))
6493                         break;
6494         if (pfn == end_pfn)
6495                 return;
6496         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6497         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6498         pfn = start_pfn;
6499         while (pfn < end_pfn) {
6500                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6501                         pfn++;
6502                         continue;
6503                 }
6504                 page = pfn_to_page(pfn);
6505                 /*
6506                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6507                  * page_count() is not 0.
6508                  */
6509                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6510                         pfn++;
6511                         SetPageReserved(page);
6512                         continue;
6513                 }
6514
6515                 BUG_ON(page_count(page));
6516                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6517                 order = page_order(page);
6518 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6519                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6520                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6521 #endif
6522                 list_del(&page->lru);
6523                 rmv_page_order(page);
6524                 zone->free_area[order].nr_free--;
6525                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6526                         SetPageReserved((page+i));
6527                 pfn += (1 << order);
6528         }
6529         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6530 }
6531 #endif
6532
6533 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6534 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6535 {
6536         struct zone *zone = page_zone(page);
6537         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6538         unsigned long flags;
6539         unsigned int order;
6540
6541         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6542         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6543                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6544
6545                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6546                         break;
6547         }
6548         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6549
6550         return order < MAX_ORDER;
6551 }
6552 #endif