Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/sparc
[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          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2256          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2257          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2258          * See freeze_processes.
2259          */
2260         note_oom_kill();
2261
2262         /*
2263          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2264          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2265          * we're still under heavy pressure.
2266          */
2267         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2268                 order, zonelist, high_zoneidx,
2269                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2270                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2271         if (page)
2272                 goto out;
2273
2274         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2275                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2276                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2277                         goto out;
2278                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2279                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2280                         goto out;
2281                 /*
2282                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2283                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2284                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2285                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2286                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2287                  */
2288                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2289                         goto out;
2290         }
2291         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2292         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2293
2294 out:
2295         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2296         return page;
2297 }
2298
2299 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2300 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2301 static struct page *
2302 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2303         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2304         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2305         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2306         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2307 {
2308         struct zone *last_compact_zone = NULL;
2309         unsigned long compact_result;
2310         struct page *page;
2311
2312         if (!order)
2313                 return NULL;
2314
2315         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2316         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2317                                                 nodemask, mode,
2318                                                 contended_compaction,
2319                                                 &last_compact_zone);
2320         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2321
2322         switch (compact_result) {
2323         case COMPACT_DEFERRED:
2324                 *deferred_compaction = true;
2325                 /* fall-through */
2326         case COMPACT_SKIPPED:
2327                 return NULL;
2328         default:
2329                 break;
2330         }
2331
2332         /*
2333          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2334          * count a compaction stall
2335          */
2336         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2337
2338         /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2339         drain_pages(get_cpu());
2340         put_cpu();
2341
2342         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2343                         order, zonelist, high_zoneidx,
2344                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2345                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2346
2347         if (page) {
2348                 struct zone *zone = page_zone(page);
2349
2350                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2351                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2352                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2353                 return page;
2354         }
2355
2356         /*
2357          * last_compact_zone is where try_to_compact_pages thought allocation
2358          * should succeed, so it did not defer compaction. But here we know
2359          * that it didn't succeed, so we do the defer.
2360          */
2361         if (last_compact_zone && mode != MIGRATE_ASYNC)
2362                 defer_compaction(last_compact_zone, order);
2363
2364         /*
2365          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2366          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2367          */
2368         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2369
2370         cond_resched();
2371
2372         return NULL;
2373 }
2374 #else
2375 static inline struct page *
2376 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2377         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2378         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2379         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2380         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2381 {
2382         return NULL;
2383 }
2384 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2385
2386 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2387 static int
2388 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2389                   nodemask_t *nodemask)
2390 {
2391         struct reclaim_state reclaim_state;
2392         int progress;
2393
2394         cond_resched();
2395
2396         /* We now go into synchronous reclaim */
2397         cpuset_memory_pressure_bump();
2398         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2399         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2400         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2401         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2402
2403         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2404
2405         current->reclaim_state = NULL;
2406         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2407         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2408
2409         cond_resched();
2410
2411         return progress;
2412 }
2413
2414 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2415 static inline struct page *
2416 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2417         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2418         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2419         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2420 {
2421         struct page *page = NULL;
2422         bool drained = false;
2423
2424         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2425                                                nodemask);
2426         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2427                 return NULL;
2428
2429         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2430         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2431                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2432
2433 retry:
2434         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2435                                         zonelist, high_zoneidx,
2436                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2437                                         preferred_zone, classzone_idx,
2438                                         migratetype);
2439
2440         /*
2441          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2442          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2443          */
2444         if (!page && !drained) {
2445                 drain_all_pages();
2446                 drained = true;
2447                 goto retry;
2448         }
2449
2450         return page;
2451 }
2452
2453 /*
2454  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2455  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2456  */
2457 static inline struct page *
2458 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2459         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2460         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2461         int classzone_idx, int migratetype)
2462 {
2463         struct page *page;
2464
2465         do {
2466                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2467                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2468                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2469
2470                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2471                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2472         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2473
2474         return page;
2475 }
2476
2477 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2478                              struct zonelist *zonelist,
2479                              enum zone_type high_zoneidx,
2480                              struct zone *preferred_zone,
2481                              nodemask_t *nodemask)
2482 {
2483         struct zoneref *z;
2484         struct zone *zone;
2485
2486         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2487                                                 high_zoneidx, nodemask)
2488                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2489 }
2490
2491 static inline int
2492 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2493 {
2494         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2495         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2496
2497         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2498         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2499
2500         /*
2501          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2502          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2503          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2504          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2505          */
2506         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2507
2508         if (atomic) {
2509                 /*
2510                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2511                  * if it can't schedule.
2512                  */
2513                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2514                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2515                 /*
2516                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2517                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2518                  */
2519                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2520         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2521                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2522
2523         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2524                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2525                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2526                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2527                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2528                 else if (!in_interrupt() &&
2529                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2530                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2531                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2532         }
2533 #ifdef CONFIG_CMA
2534         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2535                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2536 #endif
2537         return alloc_flags;
2538 }
2539
2540 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2541 {
2542         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2543 }
2544
2545 static inline struct page *
2546 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2547         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2548         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2549         int classzone_idx, int migratetype)
2550 {
2551         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2552         struct page *page = NULL;
2553         int alloc_flags;
2554         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2555         unsigned long did_some_progress;
2556         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2557         bool deferred_compaction = false;
2558         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2559
2560         /*
2561          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2562          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2563          * be using allocators in order of preference for an area that is
2564          * too large.
2565          */
2566         if (order >= MAX_ORDER) {
2567                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2568                 return NULL;
2569         }
2570
2571         /*
2572          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2573          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2574          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2575          * using a larger set of nodes after it has established that the
2576          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2577          * over allocated.
2578          */
2579         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2580             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2581                 goto nopage;
2582
2583 restart:
2584         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2585                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2586                                 preferred_zone, nodemask);
2587
2588         /*
2589          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2590          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2591          * to how we want to proceed.
2592          */
2593         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2594
2595         /*
2596          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2597          * cpusets.
2598          */
2599         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2600                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2601                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2602                                 NULL, &preferred_zone);
2603                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2604         }
2605
2606 rebalance:
2607         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2608         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2609                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2610                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2611         if (page)
2612                 goto got_pg;
2613
2614         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2615         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2616                 /*
2617                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2618                  * the allocation is high priority and these type of
2619                  * allocations are system rather than user orientated
2620                  */
2621                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2622
2623                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2624                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2625                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2626                 if (page) {
2627                         goto got_pg;
2628                 }
2629         }
2630
2631         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2632         if (!wait) {
2633                 /*
2634                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2635                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2636                  * type of allocation to fail.
2637                  */
2638                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2639                 goto nopage;
2640         }
2641
2642         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2643         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2644                 goto nopage;
2645
2646         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2647         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2648                 goto nopage;
2649
2650         /*
2651          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2652          * attempts after direct reclaim are synchronous
2653          */
2654         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2655                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2656                                         preferred_zone,
2657                                         classzone_idx, migratetype,
2658                                         migration_mode, &contended_compaction,
2659                                         &deferred_compaction);
2660         if (page)
2661                 goto got_pg;
2662
2663         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2664         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2665                 /*
2666                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2667                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2668                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2669                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2670                  * instead of entering direct reclaim.
2671                  */
2672                 if (deferred_compaction)
2673                         goto nopage;
2674
2675                 /*
2676                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2677                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2678                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2679                  * so we fallback to base pages instead.
2680                  */
2681                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2682                         goto nopage;
2683
2684                 /*
2685                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2686                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2687                  * khugepaged trying to collapse.
2688                  */
2689                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2690                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2691                         goto nopage;
2692         }
2693
2694         /*
2695          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2696          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2697          * khugepaged trying to collapse.
2698          */
2699         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2700                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2701                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2702
2703         /* Try direct reclaim and then allocating */
2704         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2705                                         zonelist, high_zoneidx,
2706                                         nodemask,
2707                                         alloc_flags, preferred_zone,
2708                                         classzone_idx, migratetype,
2709                                         &did_some_progress);
2710         if (page)
2711                 goto got_pg;
2712
2713         /*
2714          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2715          * running out of options and have to consider going OOM
2716          */
2717         if (!did_some_progress) {
2718                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2719                         if (oom_killer_disabled)
2720                                 goto nopage;
2721                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2722                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2723                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2724                                 goto nopage;
2725                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2726                                         zonelist, high_zoneidx,
2727                                         nodemask, preferred_zone,
2728                                         classzone_idx, migratetype);
2729                         if (page)
2730                                 goto got_pg;
2731
2732                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2733                                 /*
2734                                  * The oom killer is not called for high-order
2735                                  * allocations that may fail, so if no progress
2736                                  * is being made, there are no other options and
2737                                  * retrying is unlikely to help.
2738                                  */
2739                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2740                                         goto nopage;
2741                                 /*
2742                                  * The oom killer is not called for lowmem
2743                                  * allocations to prevent needlessly killing
2744                                  * innocent tasks.
2745                                  */
2746                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2747                                         goto nopage;
2748                         }
2749
2750                         goto restart;
2751                 }
2752         }
2753
2754         /* Check if we should retry the allocation */
2755         pages_reclaimed += did_some_progress;
2756         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2757                                                 pages_reclaimed)) {
2758                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2759                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2760                 goto rebalance;
2761         } else {
2762                 /*
2763                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2764                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2765                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2766                  */
2767                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2768                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2769                                         preferred_zone,
2770                                         classzone_idx, migratetype,
2771                                         migration_mode, &contended_compaction,
2772                                         &deferred_compaction);
2773                 if (page)
2774                         goto got_pg;
2775         }
2776
2777 nopage:
2778         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2779         return page;
2780 got_pg:
2781         if (kmemcheck_enabled)
2782                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2783
2784         return page;
2785 }
2786
2787 /*
2788  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2789  */
2790 struct page *
2791 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2792                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2793 {
2794         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2795         struct zone *preferred_zone;
2796         struct zoneref *preferred_zoneref;
2797         struct page *page = NULL;
2798         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2799         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2800         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2801         int classzone_idx;
2802
2803         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2804
2805         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2806
2807         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2808
2809         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2810                 return NULL;
2811
2812         /*
2813          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2814          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2815          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2816          */
2817         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2818                 return NULL;
2819
2820         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2821                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2822
2823 retry_cpuset:
2824         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2825
2826         /* The preferred zone is used for statistics later */
2827         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2828                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2829                                 &preferred_zone);
2830         if (!preferred_zone)
2831                 goto out;
2832         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2833
2834         /* First allocation attempt */
2835         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2836                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2837                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2838         if (unlikely(!page)) {
2839                 /*
2840                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2841                  * can deadlock because I/O on the device might not
2842                  * complete.
2843                  */
2844                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2845                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2846                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2847                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2848         }
2849
2850         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2851
2852 out:
2853         /*
2854          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2855          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2856          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2857          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2858          */
2859         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2860                 goto retry_cpuset;
2861
2862         return page;
2863 }
2864 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2865
2866 /*
2867  * Common helper functions.
2868  */
2869 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2870 {
2871         struct page *page;
2872
2873         /*
2874          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2875          * a highmem page
2876          */
2877         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2878
2879         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2880         if (!page)
2881                 return 0;
2882         return (unsigned long) page_address(page);
2883 }
2884 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2885
2886 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2887 {
2888         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2889 }
2890 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2891
2892 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2893 {
2894         if (put_page_testzero(page)) {
2895                 if (order == 0)
2896                         free_hot_cold_page(page, false);
2897                 else
2898                         __free_pages_ok(page, order);
2899         }
2900 }
2901
2902 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2903
2904 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2905 {
2906         if (addr != 0) {
2907                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2908                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2909         }
2910 }
2911
2912 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2913
2914 /*
2915  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2916  * of the current memory cgroup.
2917  *
2918  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2919  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2920  */
2921 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2922 {
2923         struct page *page;
2924         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2925
2926         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2927                 return NULL;
2928         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2929         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2930         return page;
2931 }
2932
2933 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2934 {
2935         struct page *page;
2936         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2937
2938         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2939                 return NULL;
2940         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2941         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2942         return page;
2943 }
2944
2945 /*
2946  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2947  * alloc_kmem_pages.
2948  */
2949 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2950 {
2951         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2952         __free_pages(page, order);
2953 }
2954
2955 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2956 {
2957         if (addr != 0) {
2958                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2959                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2960         }
2961 }
2962
2963 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2964 {
2965         if (addr) {
2966                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2967                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2968
2969                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2970                 while (used < alloc_end) {
2971                         free_page(used);
2972                         used += PAGE_SIZE;
2973                 }
2974         }
2975         return (void *)addr;
2976 }
2977
2978 /**
2979  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2980  * @size: the number of bytes to allocate
2981  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2982  *
2983  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2984  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2985  * allocate memory in power-of-two pages.
2986  *
2987  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2988  *
2989  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2990  */
2991 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2992 {
2993         unsigned int order = get_order(size);
2994         unsigned long addr;
2995
2996         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2997         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2998 }
2999 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3000
3001 /**
3002  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3003  *                         pages on a node.
3004  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3005  * @size: the number of bytes to allocate
3006  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3007  *
3008  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3009  * back.
3010  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3011  * but is not exact.
3012  */
3013 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3014 {
3015         unsigned order = get_order(size);
3016         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3017         if (!p)
3018                 return NULL;
3019         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3020 }
3021
3022 /**
3023  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3024  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3025  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3026  *
3027  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3028  */
3029 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3030 {
3031         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3032         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3033
3034         while (addr < end) {
3035                 free_page(addr);
3036                 addr += PAGE_SIZE;
3037         }
3038 }
3039 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3040
3041 /**
3042  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3043  * @offset: The zone index of the highest zone
3044  *
3045  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3046  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3047  * zone, the number of pages is calculated as:
3048  *     managed_pages - high_pages
3049  */
3050 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3051 {
3052         struct zoneref *z;
3053         struct zone *zone;
3054
3055         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3056         unsigned long sum = 0;
3057
3058         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3059
3060         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3061                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3062                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3063                 if (size > high)
3064                         sum += size - high;
3065         }
3066
3067         return sum;
3068 }
3069
3070 /**
3071  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3072  *
3073  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3074  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3075  */
3076 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3077 {
3078         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3079 }
3080 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3081
3082 /**
3083  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3084  *
3085  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3086  * high watermark within all zones.
3087  */
3088 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3089 {
3090         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3091 }
3092
3093 static inline void show_node(struct zone *zone)
3094 {
3095         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3096                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3097 }
3098
3099 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3100 {
3101         val->totalram = totalram_pages;
3102         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3103         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3104         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3105         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3106         val->freehigh = nr_free_highpages();
3107         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3108 }
3109
3110 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3111
3112 #ifdef CONFIG_NUMA
3113 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3114 {
3115         int zone_type;          /* needs to be signed */
3116         unsigned long managed_pages = 0;
3117         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3118
3119         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3120                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3121         val->totalram = managed_pages;
3122         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3123         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3124 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3125         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3126         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3127                         NR_FREE_PAGES);
3128 #else
3129         val->totalhigh = 0;
3130         val->freehigh = 0;
3131 #endif
3132         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3133 }
3134 #endif
3135
3136 /*
3137  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3138  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3139  */
3140 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3141 {
3142         bool ret = false;
3143         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3144
3145         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3146                 goto out;
3147
3148         do {
3149                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3150                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3151         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3152 out:
3153         return ret;
3154 }
3155
3156 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3157
3158 static void show_migration_types(unsigned char type)
3159 {
3160         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3161                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3162                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3163                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3164                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3165 #ifdef CONFIG_CMA
3166                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3167 #endif
3168 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3169                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3170 #endif
3171         };
3172         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3173         char *p = tmp;
3174         int i;
3175
3176         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3177                 if (type & (1 << i))
3178                         *p++ = types[i];
3179         }
3180
3181         *p = '\0';
3182         printk("(%s) ", tmp);
3183 }
3184
3185 /*
3186  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3187  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3188  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3189  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3190  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3191  */
3192 void show_free_areas(unsigned int filter)
3193 {
3194         int cpu;
3195         struct zone *zone;
3196
3197         for_each_populated_zone(zone) {
3198                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3199                         continue;
3200                 show_node(zone);
3201                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3202
3203                 for_each_online_cpu(cpu) {
3204                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3205
3206                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3207
3208                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3209                                cpu, pageset->pcp.high,
3210                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3211                 }
3212         }
3213
3214         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3215                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3216                 " unevictable:%lu"
3217                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3218                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3219                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3220                 " free_cma:%lu\n",
3221                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3222                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3223                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3224                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3225                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3226                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3227                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3228                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3229                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3230                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3231                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3232                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3233                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3234                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3235                 global_page_state(NR_SHMEM),
3236                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3237                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3238                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3239
3240         for_each_populated_zone(zone) {
3241                 int i;
3242
3243                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3244                         continue;
3245                 show_node(zone);
3246                 printk("%s"
3247                         " free:%lukB"
3248                         " min:%lukB"
3249                         " low:%lukB"
3250                         " high:%lukB"
3251                         " active_anon:%lukB"
3252                         " inactive_anon:%lukB"
3253                         " active_file:%lukB"
3254                         " inactive_file:%lukB"
3255                         " unevictable:%lukB"
3256                         " isolated(anon):%lukB"
3257                         " isolated(file):%lukB"
3258                         " present:%lukB"
3259                         " managed:%lukB"
3260                         " mlocked:%lukB"
3261                         " dirty:%lukB"
3262                         " writeback:%lukB"
3263                         " mapped:%lukB"
3264                         " shmem:%lukB"
3265                         " slab_reclaimable:%lukB"
3266                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3267                         " kernel_stack:%lukB"
3268                         " pagetables:%lukB"
3269                         " unstable:%lukB"
3270                         " bounce:%lukB"
3271                         " free_cma:%lukB"
3272                         " writeback_tmp:%lukB"
3273                         " pages_scanned:%lu"
3274                         " all_unreclaimable? %s"
3275                         "\n",
3276                         zone->name,
3277                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3278                         K(min_wmark_pages(zone)),
3279                         K(low_wmark_pages(zone)),
3280                         K(high_wmark_pages(zone)),
3281                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3282                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3283                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3284                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3285                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3286                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3287                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3288                         K(zone->present_pages),
3289                         K(zone->managed_pages),
3290                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3291                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3292                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3293                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3294                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3295                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3296                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3297                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3298                                 THREAD_SIZE / 1024,
3299                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3300                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3301                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3302                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3303                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3304                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3305                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3306                         );
3307                 printk("lowmem_reserve[]:");
3308                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3309                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3310                 printk("\n");
3311         }
3312
3313         for_each_populated_zone(zone) {
3314                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3315                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3316
3317                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3318                         continue;
3319                 show_node(zone);
3320                 printk("%s: ", zone->name);
3321
3322                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3323                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3324                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3325                         int type;
3326
3327                         nr[order] = area->nr_free;
3328                         total += nr[order] << order;
3329
3330                         types[order] = 0;
3331                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3332                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3333                                         types[order] |= 1 << type;
3334                         }
3335                 }
3336                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3337                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3338                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3339                         if (nr[order])
3340                                 show_migration_types(types[order]);
3341                 }
3342                 printk("= %lukB\n", K(total));
3343         }
3344
3345         hugetlb_show_meminfo();
3346
3347         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3348
3349         show_swap_cache_info();
3350 }
3351
3352 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3353 {
3354         zoneref->zone = zone;
3355         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3356 }
3357
3358 /*
3359  * Builds allocation fallback zone lists.
3360  *
3361  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3362  */
3363 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3364                                 int nr_zones)
3365 {
3366         struct zone *zone;
3367         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3368
3369         do {
3370                 zone_type--;
3371                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3372                 if (populated_zone(zone)) {
3373                         zoneref_set_zone(zone,
3374                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3375                         check_highest_zone(zone_type);
3376                 }
3377         } while (zone_type);
3378
3379         return nr_zones;
3380 }
3381
3382
3383 /*
3384  *  zonelist_order:
3385  *  0 = automatic detection of better ordering.
3386  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3387  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3388  *
3389  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3390  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3391  */
3392 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3393 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3394 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3395
3396 /* zonelist order in the kernel.
3397  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3398  */
3399 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3400 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3401
3402
3403 #ifdef CONFIG_NUMA
3404 /* The value user specified ....changed by config */
3405 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3406 /* string for sysctl */
3407 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3408 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3409
3410 /*
3411  * interface for configure zonelist ordering.
3412  * command line option "numa_zonelist_order"
3413  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3414  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3415  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3416  */
3417
3418 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3419 {
3420         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3421                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3422         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3423                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3424         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3425                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3426         } else {
3427                 printk(KERN_WARNING
3428                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3429                         "%s\n", s);
3430                 return -EINVAL;
3431         }
3432         return 0;
3433 }
3434
3435 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3436 {
3437         int ret;
3438
3439         if (!s)
3440                 return 0;
3441
3442         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3443         if (ret == 0)
3444                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3445
3446         return ret;
3447 }
3448 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3449
3450 /*
3451  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3452  */
3453 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3454                 void __user *buffer, size_t *length,
3455                 loff_t *ppos)
3456 {
3457         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3458         int ret;
3459         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3460
3461         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3462         if (write) {
3463                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3464                         ret = -EINVAL;
3465                         goto out;
3466                 }
3467                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3468         }
3469         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3470         if (ret)
3471                 goto out;
3472         if (write) {
3473                 int oldval = user_zonelist_order;
3474
3475                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3476                 if (ret) {
3477                         /*
3478                          * bogus value.  restore saved string
3479                          */
3480                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3481                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3482                         user_zonelist_order = oldval;
3483                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3484                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3485                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3486                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3487                 }
3488         }
3489 out:
3490         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3491         return ret;
3492 }
3493
3494
3495 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3496 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3497
3498 /**
3499  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3500  * @node: node whose fallback list we're appending
3501  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3502  *
3503  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3504  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3505  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3506  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3507  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3508  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3509  * on them otherwise.
3510  * It returns -1 if no node is found.
3511  */
3512 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3513 {
3514         int n, val;
3515         int min_val = INT_MAX;
3516         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3517         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3518
3519         /* Use the local node if we haven't already */
3520         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3521                 node_set(node, *used_node_mask);
3522                 return node;
3523         }
3524
3525         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3526
3527                 /* Don't want a node to appear more than once */
3528                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3529                         continue;
3530
3531                 /* Use the distance array to find the distance */
3532                 val = node_distance(node, n);
3533
3534                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3535                 val += (n < node);
3536
3537                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3538                 tmp = cpumask_of_node(n);
3539                 if (!cpumask_empty(tmp))
3540                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3541
3542                 /* Slight preference for less loaded node */
3543                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3544                 val += node_load[n];
3545
3546                 if (val < min_val) {
3547                         min_val = val;
3548                         best_node = n;
3549                 }
3550         }
3551
3552         if (best_node >= 0)
3553                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3554
3555         return best_node;
3556 }
3557
3558
3559 /*
3560  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3561  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3562  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3563  */
3564 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3565 {
3566         int j;
3567         struct zonelist *zonelist;
3568
3569         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3570         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3571                 ;
3572         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3573         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3574         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3575 }
3576
3577 /*
3578  * Build gfp_thisnode zonelists
3579  */
3580 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3581 {
3582         int j;
3583         struct zonelist *zonelist;
3584
3585         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3586         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3587         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3588         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3589 }
3590
3591 /*
3592  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3593  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3594  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3595  * may still exist in local DMA zone.
3596  */
3597 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3598
3599 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3600 {
3601         int pos, j, node;
3602         int zone_type;          /* needs to be signed */
3603         struct zone *z;
3604         struct zonelist *zonelist;
3605
3606         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3607         pos = 0;
3608         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3609                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3610                         node = node_order[j];
3611                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3612                         if (populated_zone(z)) {
3613                                 zoneref_set_zone(z,
3614                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3615                                 check_highest_zone(zone_type);
3616                         }
3617                 }
3618         }
3619         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3620         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3621 }
3622
3623 #if defined(CONFIG_64BIT)
3624 /*
3625  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3626  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3627  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3628  */
3629 static int default_zonelist_order(void)
3630 {
3631         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3632 }
3633 #else
3634 /*
3635  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3636  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3637  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3638  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3639  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3640  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3641  */
3642 static int default_zonelist_order(void)
3643 {
3644         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3645 }
3646 #endif /* CONFIG_64BIT */
3647
3648 static void set_zonelist_order(void)
3649 {
3650         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3651                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3652         else
3653                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3654 }
3655
3656 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3657 {
3658         int j, node, load;
3659         enum zone_type i;
3660         nodemask_t used_mask;
3661         int local_node, prev_node;
3662         struct zonelist *zonelist;
3663         int order = current_zonelist_order;
3664
3665         /* initialize zonelists */
3666         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3667                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3668                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3669                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3670         }
3671
3672         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3673         local_node = pgdat->node_id;
3674         load = nr_online_nodes;
3675         prev_node = local_node;
3676         nodes_clear(used_mask);
3677
3678         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3679         j = 0;
3680
3681         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3682                 /*
3683                  * We don't want to pressure a particular node.
3684                  * So adding penalty to the first node in same
3685                  * distance group to make it round-robin.
3686                  */
3687                 if (node_distance(local_node, node) !=
3688                     node_distance(local_node, prev_node))
3689                         node_load[node] = load;
3690
3691                 prev_node = node;
3692                 load--;
3693                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3694                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3695                 else
3696                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3697         }
3698
3699         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3700                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3701                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3702         }
3703
3704         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3705 }
3706
3707 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3708 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3709 {
3710         struct zonelist *zonelist;
3711         struct zonelist_cache *zlc;
3712         struct zoneref *z;
3713
3714         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3715         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3716         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3717         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3718                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3719 }
3720
3721 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3722 /*
3723  * Return node id of node used for "local" allocations.
3724  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3725  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3726  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3727  */
3728 int local_memory_node(int node)
3729 {
3730         struct zone *zone;
3731
3732         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3733                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3734                                    NULL,
3735                                    &zone);
3736         return zone->node;
3737 }
3738 #endif
3739
3740 #else   /* CONFIG_NUMA */
3741
3742 static void set_zonelist_order(void)
3743 {
3744         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3745 }
3746
3747 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3748 {
3749         int node, local_node;
3750         enum zone_type j;
3751         struct zonelist *zonelist;
3752
3753         local_node = pgdat->node_id;
3754
3755         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3756         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3757
3758         /*
3759          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3760          * of all the other nodes.
3761          * We don't want to pressure a particular node, so when
3762          * building the zones for node N, we make sure that the
3763          * zones coming right after the local ones are those from
3764          * node N+1 (modulo N)
3765          */
3766         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3767                 if (!node_online(node))
3768                         continue;
3769                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3770         }
3771         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3772                 if (!node_online(node))
3773                         continue;
3774                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3775         }
3776
3777         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3778         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3779 }
3780
3781 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3782 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3783 {
3784         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3785 }
3786
3787 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3788
3789 /*
3790  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3791  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3792  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3793  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3794  * with interrupts disabled.
3795  *
3796  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3797  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3798  * hotplugged processors.
3799  *
3800  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3801  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3802  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3803  */
3804 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3805 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3806 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3807
3808 /*
3809  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3810  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3811  */
3812 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3813
3814 /* return values int ....just for stop_machine() */
3815 static int __build_all_zonelists(void *data)
3816 {
3817         int nid;
3818         int cpu;
3819         pg_data_t *self = data;
3820
3821 #ifdef CONFIG_NUMA
3822         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3823 #endif
3824
3825         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3826                 build_zonelists(self);
3827                 build_zonelist_cache(self);
3828         }
3829
3830         for_each_online_node(nid) {
3831                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3832
3833                 build_zonelists(pgdat);
3834                 build_zonelist_cache(pgdat);
3835         }
3836
3837         /*
3838          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3839          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3840          * each zone will be allocated later when the per cpu
3841          * allocator is available.
3842          *
3843          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3844          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3845          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3846          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3847          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3848          * (a chicken-egg dilemma).
3849          */
3850         for_each_possible_cpu(cpu) {
3851                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3852
3853 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3854                 /*
3855                  * We now know the "local memory node" for each node--
3856                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3857                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3858                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3859                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3860                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3861                  */
3862                 if (cpu_online(cpu))
3863                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3864 #endif
3865         }
3866
3867         return 0;
3868 }
3869
3870 /*
3871  * Called with zonelists_mutex held always
3872  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3873  */
3874 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3875 {
3876         set_zonelist_order();
3877
3878         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3879                 __build_all_zonelists(NULL);
3880                 mminit_verify_zonelist();
3881                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3882         } else {
3883 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3884                 if (zone)
3885                         setup_zone_pageset(zone);
3886 #endif
3887                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3888                    of zonelist */
3889                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3890                 /* cpuset refresh routine should be here */
3891         }
3892         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3893         /*
3894          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3895          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3896          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3897          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3898          * disabled and enable it later
3899          */
3900         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3901                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3902         else
3903                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3904
3905         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3906                 "Total pages: %ld\n",
3907                         nr_online_nodes,
3908                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3909                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3910                         vm_total_pages);
3911 #ifdef CONFIG_NUMA
3912         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3913 #endif
3914 }
3915
3916 /*
3917  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3918  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3919  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3920  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3921  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3922  * conservative, even though it seems large.
3923  *
3924  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3925  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3926  */
3927 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3928
3929 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3930 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3931 {
3932         unsigned long size = 1;
3933
3934         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3935
3936         while (size < pages)
3937                 size <<= 1;
3938
3939         /*
3940          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3941          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3942          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3943          */
3944         size = min(size, 4096UL);
3945
3946         return max(size, 4UL);
3947 }
3948 #else
3949 /*
3950  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3951  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3952  *
3953  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3954  *
3955  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3956  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3957  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3958  *
3959  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3960  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3961  *
3962  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3963  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3964  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3965  */
3966 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3967 {
3968         return 4096UL;
3969 }
3970 #endif
3971
3972 /*
3973  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3974  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3975  * hash function before the remainder is taken.
3976  */
3977 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3978 {
3979         return ffz(~size);
3980 }
3981
3982 /*
3983  * Check if a pageblock contains reserved pages
3984  */
3985 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3986 {
3987         unsigned long pfn;
3988
3989         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3990                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3991                         return 1;
3992         }
3993         return 0;
3994 }
3995
3996 /*
3997  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3998  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3999  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4000  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4001  * blocks as reclaim kicks in
4002  */
4003 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4004 {
4005         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4006         struct page *page;
4007         unsigned long block_migratetype;
4008         int reserve;
4009         int old_reserve;
4010
4011         /*
4012          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4013          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4014          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4015          * the block.
4016          */
4017         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4018         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4019         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4020         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4021                                                         pageblock_order;
4022
4023         /*
4024          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4025          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4026          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4027          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4028          * future allocation of hugepages at runtime.
4029          */
4030         reserve = min(2, reserve);
4031         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4032
4033         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4034         if (reserve == old_reserve)
4035                 return;
4036         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4037
4038         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4039                 if (!pfn_valid(pfn))
4040                         continue;
4041                 page = pfn_to_page(pfn);
4042
4043                 /* Watch out for overlapping nodes */
4044                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4045                         continue;
4046
4047                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4048
4049                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4050                 if (reserve > 0) {
4051                         /*
4052                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4053                          * them.
4054                          */
4055                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4056                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4057                                 continue;
4058
4059                         /* If this block is reserved, account for it */
4060                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4061                                 reserve--;
4062                                 continue;
4063                         }
4064
4065                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4066                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4067                                 set_pageblock_migratetype(page,
4068                                                         MIGRATE_RESERVE);
4069                                 move_freepages_block(zone, page,
4070                                                         MIGRATE_RESERVE);
4071                                 reserve--;
4072                                 continue;
4073                         }
4074                 } else if (!old_reserve) {
4075                         /*
4076                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4077                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4078                          */
4079                         break;
4080                 }
4081
4082                 /*
4083                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4084                  * take it back
4085                  */
4086                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4087                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4088                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4089                 }
4090         }
4091 }
4092
4093 /*
4094  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4095  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4096  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4097  */
4098 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4099                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4100 {
4101         struct page *page;
4102         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4103         unsigned long pfn;
4104         struct zone *z;
4105
4106         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4107                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4108
4109         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4110         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4111                 /*
4112                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4113                  * handed to this function.  They do not
4114                  * exist on hotplugged memory.
4115                  */
4116                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4117                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4118                                 continue;
4119                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4120                                 continue;
4121                 }
4122                 page = pfn_to_page(pfn);
4123                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4124                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4125                 init_page_count(page);
4126                 page_mapcount_reset(page);
4127                 page_cpupid_reset_last(page);
4128                 SetPageReserved(page);
4129                 /*
4130                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4131                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4132                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4133                  * the address space during boot when many long-lived
4134                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4135                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4136                  * setup_zone_migrate_reserve()
4137                  *
4138                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4139                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4140                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4141                  * pfn out of zone.
4142                  */
4143                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4144                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4145                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4146                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4147
4148                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4149 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4150                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4151                 if (!is_highmem_idx(zone))
4152                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4153 #endif
4154         }
4155 }
4156
4157 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4158 {
4159         unsigned int order, t;
4160         for_each_migratetype_order(order, t) {
4161                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4162                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4163         }
4164 }
4165
4166 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4167 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4168         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4169 #endif
4170
4171 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4172 {
4173 #ifdef CONFIG_MMU
4174         int batch;
4175
4176         /*
4177          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4178          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4179          *
4180          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4181          */
4182         batch = zone->managed_pages / 1024;
4183         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4184                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4185         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4186         if (batch < 1)
4187                 batch = 1;
4188
4189         /*
4190          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4191          * of 2 value was found to be more likely to have
4192          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4193          *
4194          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4195          * batches of pages, one task can end up with a lot
4196          * of pages of one half of the possible page colors
4197          * and the other with pages of the other colors.
4198          */
4199         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4200
4201         return batch;
4202
4203 #else
4204         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4205          * conditions.
4206          *
4207          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4208          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4209          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4210          *
4211          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4212          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4213          * can be a significant delay between the individual batches being
4214          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4215          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4216          */
4217         return 0;
4218 #endif
4219 }
4220
4221 /*
4222  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4223  * ->batch must never be higher then ->high.
4224  * The following function updates them in a safe manner without read side
4225  * locking.
4226  *
4227  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4228  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4229  *
4230  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4231  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4232  * exist).
4233  */
4234 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4235                 unsigned long batch)
4236 {
4237        /* start with a fail safe value for batch */
4238         pcp->batch = 1;
4239         smp_wmb();
4240
4241        /* Update high, then batch, in order */
4242         pcp->high = high;
4243         smp_wmb();
4244
4245         pcp->batch = batch;
4246 }
4247
4248 /* a companion to pageset_set_high() */
4249 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4250 {
4251         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4252 }
4253
4254 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4255 {
4256         struct per_cpu_pages *pcp;
4257         int migratetype;
4258
4259         memset(p, 0, sizeof(*p));
4260
4261         pcp = &p->pcp;
4262         pcp->count = 0;
4263         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4264                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4265 }
4266
4267 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4268 {
4269         pageset_init(p);
4270         pageset_set_batch(p, batch);
4271 }
4272
4273 /*
4274  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4275  * to the value high for the pageset p.
4276  */
4277 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4278                                 unsigned long high)
4279 {
4280         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4281         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4282                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4283
4284         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4285 }
4286
4287 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4288                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4289 {
4290         if (percpu_pagelist_fraction)
4291                 pageset_set_high(pcp,
4292                         (zone->managed_pages /
4293                                 percpu_pagelist_fraction));
4294         else
4295                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4296 }
4297
4298 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4299 {
4300         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4301
4302         pageset_init(pcp);
4303         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4304 }
4305
4306 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4307 {
4308         int cpu;
4309         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4310         for_each_possible_cpu(cpu)
4311                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4312 }
4313
4314 /*
4315  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4316  * Before this call only boot pagesets were available.
4317  */
4318 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4319 {
4320         struct zone *zone;
4321
4322         for_each_populated_zone(zone)
4323                 setup_zone_pageset(zone);
4324 }
4325
4326 static noinline __init_refok
4327 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4328 {
4329         int i;
4330         size_t alloc_size;
4331
4332         /*
4333          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4334          * per zone.
4335          */
4336         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4337                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4338         zone->wait_table_bits =
4339                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4340         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4341                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4342
4343         if (!slab_is_available()) {
4344                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4345                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4346                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4347         } else {
4348                 /*
4349                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4350                  * via memory hot-add.
4351                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4352                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4353                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4354                  * node itself as well.
4355                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4356                  * necessary.
4357                  */
4358                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4359         }
4360         if (!zone->wait_table)
4361                 return -ENOMEM;
4362
4363         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4364                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4365
4366         return 0;
4367 }
4368
4369 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4370 {
4371         /*
4372          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4373          * relies on the ability of the linker to provide the
4374          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4375          */
4376         zone->pageset = &boot_pageset;
4377
4378         if (populated_zone(zone))
4379                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4380                         zone->name, zone->present_pages,
4381                                          zone_batchsize(zone));
4382 }
4383
4384 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4385                                         unsigned long zone_start_pfn,
4386                                         unsigned long size,
4387                                         enum memmap_context context)
4388 {
4389         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4390         int ret;
4391         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4392         if (ret)
4393                 return ret;
4394         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4395
4396         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4397
4398         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4399                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4400                         pgdat->node_id,
4401                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4402                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4403
4404         zone_init_free_lists(zone);
4405
4406         return 0;
4407 }
4408
4409 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4410 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4411 /*
4412  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4413  */
4414 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4415 {
4416         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4417         int nid;
4418         /*
4419          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4420          * when the kernel is running single-threaded.
4421          */
4422         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4423         static int __meminitdata last_nid;
4424
4425         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4426                 return last_nid;
4427
4428         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4429         if (nid != -1) {
4430                 last_start_pfn = start_pfn;
4431                 last_end_pfn = end_pfn;
4432                 last_nid = nid;
4433         }
4434
4435         return nid;
4436 }
4437 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4438
4439 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4440 {
4441         int nid;
4442
4443         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4444         if (nid >= 0)
4445                 return nid;
4446         /* just returns 0 */
4447         return 0;
4448 }
4449
4450 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4451 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4452 {
4453         int nid;
4454
4455         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4456         if (nid >= 0 && nid != node)
4457                 return false;
4458         return true;
4459 }
4460 #endif
4461
4462 /**
4463  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4464  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4465  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4466  *
4467  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4468  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4469  * memblock_free_early_nid() manually.
4470  */
4471 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4472 {
4473         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4474         int i, this_nid;
4475
4476         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4477                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4478                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4479
4480                 if (start_pfn < end_pfn)
4481                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4482                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4483                                         this_nid);
4484         }
4485 }
4486
4487 /**
4488  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4489  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4490  *
4491  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4492  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4493  */
4494 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4495 {
4496         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4497         int i, this_nid;
4498
4499         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4500                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4501 }
4502
4503 /**
4504  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4505  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4506  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4507  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4508  *
4509  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4510  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4511  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4512  * PFNs will be 0.
4513  */
4514 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4515                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4516 {
4517         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4518         int i;
4519
4520         *start_pfn = -1UL;
4521         *end_pfn = 0;
4522
4523         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4524                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4525                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4526         }
4527
4528         if (*start_pfn == -1UL)
4529                 *start_pfn = 0;
4530 }
4531
4532 /*
4533  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4534  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4535  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4536  */
4537 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4538 {
4539         int zone_index;
4540         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4541                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4542                         continue;
4543
4544                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4545                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4546                         break;
4547         }
4548
4549         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4550         movable_zone = zone_index;
4551 }
4552
4553 /*
4554  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4555  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4556  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4557  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4558  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4559  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4560  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4561  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4562  */
4563 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4564                                         unsigned long zone_type,
4565                                         unsigned long node_start_pfn,
4566                                         unsigned long node_end_pfn,
4567                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4568                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4569 {
4570         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4571         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4572                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4573                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4574                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4575                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4576                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4577
4578                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4579                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4580                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4581                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4582
4583                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4584                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4585                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4586         }
4587 }
4588
4589 /*
4590  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4591  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4592  */
4593 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4594                                         unsigned long zone_type,
4595                                         unsigned long node_start_pfn,
4596                                         unsigned long node_end_pfn,
4597                                         unsigned long *ignored)
4598 {
4599         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4600
4601         /* Get the start and end of the zone */
4602         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4603         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4604         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4605                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4606                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4607
4608         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4609         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4610                 return 0;
4611
4612         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4613         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4614         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4615
4616         /* Return the spanned pages */
4617         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4618 }
4619
4620 /*
4621  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4622  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4623  */
4624 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4625                                 unsigned long range_start_pfn,
4626                                 unsigned long range_end_pfn)
4627 {
4628         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4629         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4630         int i;
4631
4632         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4633                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4634                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4635                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4636         }
4637         return nr_absent;
4638 }
4639
4640 /**
4641  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4642  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4643  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4644  *
4645  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4646  */
4647 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4648                                                         unsigned long end_pfn)
4649 {
4650         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4651 }
4652
4653 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4654 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4655                                         unsigned long zone_type,
4656                                         unsigned long node_start_pfn,
4657                                         unsigned long node_end_pfn,
4658                                         unsigned long *ignored)
4659 {
4660         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4661         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4662         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4663
4664         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4665         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4666
4667         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4668                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4669                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4670         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4671 }
4672
4673 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4674 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4675                                         unsigned long zone_type,
4676                                         unsigned long node_start_pfn,
4677                                         unsigned long node_end_pfn,
4678                                         unsigned long *zones_size)
4679 {
4680         return zones_size[zone_type];
4681 }
4682
4683 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4684                                                 unsigned long zone_type,
4685                                                 unsigned long node_start_pfn,
4686                                                 unsigned long node_end_pfn,
4687                                                 unsigned long *zholes_size)
4688 {
4689         if (!zholes_size)
4690                 return 0;
4691
4692         return zholes_size[zone_type];
4693 }
4694
4695 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4696
4697 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4698                                                 unsigned long node_start_pfn,
4699                                                 unsigned long node_end_pfn,
4700                                                 unsigned long *zones_size,
4701                                                 unsigned long *zholes_size)
4702 {
4703         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4704         enum zone_type i;
4705
4706         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4707                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4708                                                          node_start_pfn,
4709                                                          node_end_pfn,
4710                                                          zones_size);
4711         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4712
4713         realtotalpages = totalpages;
4714         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4715                 realtotalpages -=
4716                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4717                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4718                                                   zholes_size);
4719         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4720         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4721                                                         realtotalpages);
4722 }
4723
4724 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4725 /*
4726  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4727  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4728  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4729  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4730  * bytes.
4731  */
4732 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4733 {
4734         unsigned long usemapsize;
4735
4736         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4737         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4738         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4739         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4740         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4741
4742         return usemapsize / 8;
4743 }
4744
4745 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4746                                 struct zone *zone,
4747                                 unsigned long zone_start_pfn,
4748                                 unsigned long zonesize)
4749 {
4750         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4751         zone->pageblock_flags = NULL;
4752         if (usemapsize)
4753                 zone->pageblock_flags =
4754                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4755                                                          pgdat->node_id);
4756 }
4757 #else
4758 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4759                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4760 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4761
4762 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4763
4764 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4765 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4766 {
4767         unsigned int order;
4768
4769         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4770         if (pageblock_order)
4771                 return;
4772
4773         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4774                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4775         else
4776                 order = MAX_ORDER - 1;
4777
4778         /*
4779          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4780          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4781          * powerpc.
4782          */
4783         pageblock_order = order;
4784 }
4785 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4786
4787 /*
4788  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4789  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4790  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4791  * the kernel config
4792  */
4793 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4794 {
4795 }
4796
4797 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4798
4799 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4800                                                    unsigned long present_pages)
4801 {
4802         unsigned long pages = spanned_pages;
4803
4804         /*
4805          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4806          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4807          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4808          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4809          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4810          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4811          */
4812         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4813             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4814                 pages = present_pages;
4815
4816         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4817 }
4818
4819 /*
4820  * Set up the zone data structures:
4821  *   - mark all pages reserved
4822  *   - mark all memory queues empty
4823  *   - clear the memory bitmaps
4824  *
4825  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4826  */
4827 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4828                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4829                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4830 {
4831         enum zone_type j;
4832         int nid = pgdat->node_id;
4833         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4834         int ret;
4835
4836         pgdat_resize_init(pgdat);
4837 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4838         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4839         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4840         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4841 #endif
4842         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4843         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4844         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4845
4846         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4847                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4848                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4849
4850                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4851                                                   node_end_pfn, zones_size);
4852                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4853                                                                 node_start_pfn,
4854                                                                 node_end_pfn,
4855                                                                 zholes_size);
4856
4857                 /*
4858                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4859                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4860                  * and per-cpu initialisations
4861                  */
4862                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4863                 if (freesize >= memmap_pages) {
4864                         freesize -= memmap_pages;
4865                         if (memmap_pages)
4866                                 printk(KERN_DEBUG
4867                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4868                                        zone_names[j], memmap_pages);
4869                 } else
4870                         printk(KERN_WARNING
4871                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4872                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4873
4874                 /* Account for reserved pages */
4875                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4876                         freesize -= dma_reserve;
4877                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4878                                         zone_names[0], dma_reserve);
4879                 }
4880
4881                 if (!is_highmem_idx(j))
4882                         nr_kernel_pages += freesize;
4883                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4884                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4885                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4886                 nr_all_pages += freesize;
4887
4888                 zone->spanned_pages = size;
4889                 zone->present_pages = realsize;
4890                 /*
4891                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4892                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4893                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4894                  */
4895                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4896 #ifdef CONFIG_NUMA
4897                 zone->node = nid;
4898                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4899                                                 / 100;
4900                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4901 #endif
4902                 zone->name = zone_names[j];
4903                 spin_lock_init(&zone->lock);
4904                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4905                 zone_seqlock_init(zone);
4906                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4907                 zone_pcp_init(zone);
4908
4909                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4910                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4911
4912                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4913                 if (!size)
4914                         continue;
4915
4916                 set_pageblock_order();
4917                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4918                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4919                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4920                 BUG_ON(ret);
4921                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4922                 zone_start_pfn += size;
4923         }
4924 }
4925
4926 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4927 {
4928         /* Skip empty nodes */
4929         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4930                 return;
4931
4932 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4933         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4934         if (!pgdat->node_mem_map) {
4935                 unsigned long size, start, end;
4936                 struct page *map;
4937
4938                 /*
4939                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4940                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4941                  * for the buddy allocator to function correctly.
4942                  */
4943                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4944                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4945                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4946                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4947                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4948                 if (!map)
4949                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4950                                                                pgdat->node_id);
4951                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4952         }
4953 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4954         /*
4955          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4956          */
4957         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4958                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4959 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4960                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4961                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4962 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4963         }
4964 #endif
4965 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4966 }
4967
4968 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4969                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4970 {
4971         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4972         unsigned long start_pfn = 0;
4973         unsigned long end_pfn = 0;
4974
4975         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4976         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4977
4978         pgdat->node_id = nid;
4979         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4980 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4981         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4982         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
4983                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4984 #endif
4985         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4986                                   zones_size, zholes_size);
4987
4988         alloc_node_mem_map(pgdat);
4989 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4990         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4991                 nid, (unsigned long)pgdat,
4992                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4993 #endif
4994
4995         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4996                             zones_size, zholes_size);
4997 }
4998
4999 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5000
5001 #if MAX_NUMNODES > 1
5002 /*
5003  * Figure out the number of possible node ids.
5004  */
5005 void __init setup_nr_node_ids(void)
5006 {
5007         unsigned int node;
5008         unsigned int highest = 0;
5009
5010         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5011                 highest = node;
5012         nr_node_ids = highest + 1;
5013 }
5014 #endif
5015
5016 /**
5017  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5018  *
5019  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5020  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5021  * all the nodes.
5022  *
5023  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5024  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5025  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5026  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5027  *
5028  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5029  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5030  * populated node map.
5031  *
5032  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5033  * requirement (single node).
5034  */
5035 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5036 {
5037         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5038         unsigned long start, end, mask;
5039         int last_nid = -1;
5040         int i, nid;
5041
5042         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5043                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5044                         last_nid = nid;
5045                         last_end = end;
5046                         continue;
5047                 }
5048
5049                 /*
5050                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5051                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5052                  * too coarse to separate the current node from the last.
5053                  */
5054                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5055                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5056                         mask <<= 1;
5057
5058                 /* accumulate all internode masks */
5059                 accl_mask |= mask;
5060         }
5061
5062         /* convert mask to number of pages */
5063         return ~accl_mask + 1;
5064 }
5065
5066 /* Find the lowest pfn for a node */
5067 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5068 {
5069         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5070         unsigned long start_pfn;
5071         int i;
5072
5073         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5074                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5075
5076         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5077                 printk(KERN_WARNING
5078                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5079                 return 0;
5080         }
5081
5082         return min_pfn;
5083 }
5084
5085 /**
5086  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5087  *
5088  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5089  * memblock_set_node().
5090  */
5091 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5092 {
5093         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5094 }
5095
5096 /*
5097  * early_calculate_totalpages()
5098  * Sum pages in active regions for movable zone.
5099  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5100  */
5101 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5102 {
5103         unsigned long totalpages = 0;
5104         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5105         int i, nid;
5106
5107         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5108                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5109
5110                 totalpages += pages;
5111                 if (pages)
5112                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5113         }
5114         return totalpages;
5115 }
5116
5117 /*
5118  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5119  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5120  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5121  * others
5122  */
5123 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5124 {
5125         int i, nid;
5126         unsigned long usable_startpfn;
5127         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5128         /* save the state before borrow the nodemask */
5129         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5130         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5131         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5132         struct memblock_region *r;
5133
5134         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5135         find_usable_zone_for_movable();
5136
5137         /*
5138          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5139          * options.
5140          */
5141         if (movable_node_is_enabled()) {
5142                 for_each_memblock(memory, r) {
5143                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5144                                 continue;
5145
5146                         nid = r->nid;
5147
5148                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5149                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5150                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5151                                 usable_startpfn;
5152                 }
5153
5154                 goto out2;
5155         }
5156
5157         /*
5158          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5159          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5160          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5161          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5162          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5163          * what movablecore would have allowed.
5164          */
5165         if (required_movablecore) {
5166                 unsigned long corepages;
5167
5168                 /*
5169                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5170                  * was requested by the user
5171                  */
5172                 required_movablecore =
5173                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5174                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5175
5176                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5177         }
5178
5179         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5180         if (!required_kernelcore)
5181                 goto out;
5182
5183         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5184         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5185
5186 restart:
5187         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5188         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5189         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5190                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5191
5192                 /*
5193                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5194                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5195                  * amount of memory for the kernel
5196                  */
5197                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5198                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5199
5200                 /*
5201                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5202                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5203                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5204                  */
5205                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5206
5207                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5208                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5209                         unsigned long size_pages;
5210
5211                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5212                         if (start_pfn >= end_pfn)
5213                                 continue;
5214
5215                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5216                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5217                                 unsigned long kernel_pages;
5218                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5219                                                                 - start_pfn;
5220
5221                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5222                                                         kernelcore_remaining);
5223                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5224                                                         required_kernelcore);
5225
5226                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5227                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5228
5229                                         /*
5230                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5231                                          * that if we have to rebalance
5232                                          * kernelcore across nodes, we will
5233                                          * not double account here
5234                                          */
5235                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5236                                         continue;
5237                                 }
5238                                 start_pfn = usable_startpfn;
5239                         }
5240
5241                         /*
5242                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5243                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5244                          * number of pages used as kernelcore
5245                          */
5246                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5247                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5248                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5249                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5250
5251                         /*
5252                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5253                          * break if the kernelcore for this node has been
5254                          * satisfied
5255                          */
5256                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5257                                                                 size_pages);
5258                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5259                         if (!kernelcore_remaining)
5260                                 break;
5261                 }
5262         }
5263
5264         /*
5265          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5266          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5267          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5268          * satisfied
5269          */
5270         usable_nodes--;
5271         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5272                 goto restart;
5273
5274 out2:
5275         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5276         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5277                 zone_movable_pfn[nid] =
5278                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5279
5280 out:
5281         /* restore the node_state */
5282         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5283 }
5284
5285 /* Any regular or high memory on that node ? */
5286 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5287 {
5288         enum zone_type zone_type;
5289
5290         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5291                 return;
5292
5293         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5294                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5295                 if (populated_zone(zone)) {
5296                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5297                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5298                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5299                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5300                         break;
5301                 }
5302         }
5303 }
5304
5305 /**
5306  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5307  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5308  *
5309  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5310  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5311  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5312  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5313  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5314  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5315  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5316  * at arch_max_dma_pfn.
5317  */
5318 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5319 {
5320         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5321         int i, nid;
5322
5323         /* Record where the zone boundaries are */
5324         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5325                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5326         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5327                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5328         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5329         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5330         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5331                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5332                         continue;
5333                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5334                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5335                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5336                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5337         }
5338         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5339         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5340
5341         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5342         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5343         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5344
5345         /* Print out the zone ranges */
5346         printk("Zone ranges:\n");
5347         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5348                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5349                         continue;
5350                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5351                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5352                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5353                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5354                 else
5355                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5356                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5357                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5358                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5359         }
5360
5361         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5362         printk("Movable zone start for each node\n");
5363         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5364                 if (zone_movable_pfn[i])
5365                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5366                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5367         }
5368
5369         /* Print out the early node map */
5370         printk("Early memory node ranges\n");
5371         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5372                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5373                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5374
5375         /* Initialise every node */
5376         mminit_verify_pageflags_layout();
5377         setup_nr_node_ids();
5378         for_each_online_node(nid) {
5379                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5380                 free_area_init_node(nid, NULL,
5381                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5382
5383                 /* Any memory on that node */
5384                 if (pgdat->node_present_pages)
5385                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5386                 check_for_memory(pgdat, nid);
5387         }
5388 }
5389
5390 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5391 {
5392         unsigned long long coremem;
5393         if (!p)
5394                 return -EINVAL;
5395
5396         coremem = memparse(p, &p);
5397         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5398
5399         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5400         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5401
5402         return 0;
5403 }
5404
5405 /*
5406  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5407  * cannot be reclaimed or migrated.
5408  */
5409 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5410 {
5411         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5412 }
5413
5414 /*
5415  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5416  * can be reclaimed or migrated.
5417  */
5418 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5419 {
5420         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5421 }
5422
5423 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5424 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5425
5426 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5427
5428 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5429 {
5430         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5431         page_zone(page)->managed_pages += count;
5432         totalram_pages += count;
5433 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5434         if (PageHighMem(page))
5435                 totalhigh_pages += count;
5436 #endif
5437         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5438 }
5439 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5440
5441 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5442 {
5443         void *pos;
5444         unsigned long pages = 0;
5445
5446         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5447         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5448         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5449                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5450                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5451                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5452         }
5453
5454         if (pages && s)
5455                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5456                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5457
5458         return pages;
5459 }
5460 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5461
5462 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5463 void free_highmem_page(struct page *page)
5464 {
5465         __free_reserved_page(page);
5466         totalram_pages++;
5467         page_zone(page)->managed_pages++;
5468         totalhigh_pages++;
5469 }
5470 #endif
5471
5472
5473 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5474 {
5475         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5476         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5477
5478         physpages = get_num_physpages();
5479         codesize = _etext - _stext;
5480         datasize = _edata - _sdata;
5481         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5482         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5483         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5484         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5485
5486         /*
5487          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5488          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5489          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5490          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5491          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5492          */
5493 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5494         do { \
5495                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5496                         size -= adj; \
5497         } while (0)
5498
5499         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5500                      _sinittext, init_code_size);
5501         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5502         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5503         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5504         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5505
5506 #undef  adj_init_size
5507
5508         printk("Memory: %luK/%luK available "
5509                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5510                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5511 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5512                ", %luK highmem"
5513 #endif
5514                "%s%s)\n",
5515                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5516                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5517                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5518                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5519 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5520                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5521 #endif
5522                str ? ", " : "", str ? str : "");
5523 }
5524
5525 /**
5526  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5527  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5528  *
5529  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5530  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5531  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5532  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5533  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5534  * smaller per-cpu batchsize.
5535  */
5536 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5537 {
5538         dma_reserve = new_dma_reserve;
5539 }
5540
5541 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5542 {
5543         free_area_init_node(0, zones_size,
5544                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5545 }
5546
5547 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5548                                  unsigned long action, void *hcpu)
5549 {
5550         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5551
5552         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5553                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5554                 drain_pages(cpu);
5555
5556                 /*
5557                  * Spill the event counters of the dead processor
5558                  * into the current processors event counters.
5559                  * This artificially elevates the count of the current
5560                  * processor.
5561                  */
5562                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5563
5564                 /*
5565                  * Zero the differential counters of the dead processor
5566                  * so that the vm statistics are consistent.
5567                  *
5568                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5569                  * race with what we are doing.
5570                  */
5571                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5572         }
5573         return NOTIFY_OK;
5574 }
5575
5576 void __init page_alloc_init(void)
5577 {
5578         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5579 }
5580
5581 /*
5582  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5583  *      or min_free_kbytes changes.
5584  */
5585 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5586 {
5587         struct pglist_data *pgdat;
5588         unsigned long reserve_pages = 0;
5589         enum zone_type i, j;
5590
5591         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5592                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5593                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5594                         long max = 0;
5595
5596                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5597                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5598                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5599                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5600                         }
5601
5602                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5603                         max += high_wmark_pages(zone);
5604
5605                         if (max > zone->managed_pages)
5606                                 max = zone->managed_pages;
5607                         reserve_pages += max;
5608                         /*
5609                          * Lowmem reserves are not available to
5610                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5611                          * kswapd tries to balance zones to their high
5612                          * watermark.  As a result, neither should be
5613                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5614                          * situation where reclaim has to clean pages
5615                          * in order to balance the zones.
5616                          */
5617                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5618                 }
5619         }
5620         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5621         totalreserve_pages = reserve_pages;
5622 }
5623
5624 /*
5625  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5626  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5627  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5628  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5629  */
5630 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5631 {
5632         struct pglist_data *pgdat;
5633         enum zone_type j, idx;
5634
5635         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5636                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5637                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5638                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5639
5640                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5641
5642                         idx = j;
5643                         while (idx) {
5644                                 struct zone *lower_zone;
5645
5646                                 idx--;
5647
5648                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5649                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5650
5651                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5652                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5653                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5654                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5655                         }
5656                 }
5657         }
5658
5659         /* update totalreserve_pages */
5660         calculate_totalreserve_pages();
5661 }
5662
5663 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5664 {
5665         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5666         unsigned long lowmem_pages = 0;
5667         struct zone *zone;
5668         unsigned long flags;
5669
5670         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5671         for_each_zone(zone) {
5672                 if (!is_highmem(zone))
5673                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5674         }
5675
5676         for_each_zone(zone) {
5677                 u64 tmp;
5678
5679                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5680                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5681                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5682                 if (is_highmem(zone)) {
5683                         /*
5684                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5685                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5686                          * value here.
5687                          *
5688                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5689                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5690                          * not be capped for highmem.
5691                          */
5692                         unsigned long min_pages;
5693
5694                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5695                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5696                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5697                 } else {
5698                         /*
5699                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5700                          * proportionate to the zone's size.
5701                          */
5702                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5703                 }
5704
5705                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5706                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5707
5708                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5709                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5710                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5711
5712                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5713                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5714         }
5715
5716         /* update totalreserve_pages */
5717         calculate_totalreserve_pages();
5718 }
5719
5720 /**
5721  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5722  * or when memory is hot-{added|removed}
5723  *
5724  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5725  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5726  */
5727 void setup_per_zone_wmarks(void)
5728 {
5729         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5730         __setup_per_zone_wmarks();
5731         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5732 }
5733
5734 /*
5735  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5736  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5737  * to be referenced again before it is swapped out.
5738  *
5739  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5740  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5741  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5742  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5743  *
5744  * total     target    max
5745  * memory    ratio     inactive anon
5746  * -------------------------------------
5747  *   10MB       1         5MB
5748  *  100MB       1        50MB
5749  *    1GB       3       250MB
5750  *   10GB      10       0.9GB
5751  *  100GB      31         3GB
5752  *    1TB     101        10GB
5753  *   10TB     320        32GB
5754  */
5755 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5756 {
5757         unsigned int gb, ratio;
5758
5759         /* Zone size in gigabytes */
5760         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5761         if (gb)
5762                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5763         else
5764                 ratio = 1;
5765
5766         zone->inactive_ratio = ratio;
5767 }
5768
5769 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5770 {
5771         struct zone *zone;
5772
5773         for_each_zone(zone)
5774                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5775 }
5776
5777 /*
5778  * Initialise min_free_kbytes.
5779  *
5780  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5781  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5782  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5783  *
5784  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5785  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5786  *
5787  * which yields
5788  *
5789  * 16MB:        512k
5790  * 32MB:        724k
5791  * 64MB:        1024k
5792  * 128MB:       1448k
5793  * 256MB:       2048k
5794  * 512MB:       2896k
5795  * 1024MB:      4096k
5796  * 2048MB:      5792k
5797  * 4096MB:      8192k
5798  * 8192MB:      11584k
5799  * 16384MB:     16384k
5800  */
5801 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5802 {
5803         unsigned long lowmem_kbytes;
5804         int new_min_free_kbytes;
5805
5806         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5807         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5808
5809         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5810                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5811                 if (min_free_kbytes < 128)
5812                         min_free_kbytes = 128;
5813                 if (min_free_kbytes > 65536)
5814                         min_free_kbytes = 65536;
5815         } else {
5816                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5817                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5818         }
5819         setup_per_zone_wmarks();
5820         refresh_zone_stat_thresholds();
5821         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5822         setup_per_zone_inactive_ratio();
5823         return 0;
5824 }
5825 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5826
5827 /*
5828  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5829  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5830  *      changes.
5831  */
5832 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5833         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5834 {
5835         int rc;
5836
5837         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5838         if (rc)
5839                 return rc;
5840
5841         if (write) {
5842                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5843                 setup_per_zone_wmarks();
5844         }
5845         return 0;
5846 }
5847
5848 #ifdef CONFIG_NUMA
5849 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5850         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5851 {
5852         struct zone *zone;
5853         int rc;
5854
5855         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5856         if (rc)
5857                 return rc;
5858
5859         for_each_zone(zone)
5860                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5861                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5862         return 0;
5863 }
5864
5865 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5866         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5867 {
5868         struct zone *zone;
5869         int rc;
5870
5871         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5872         if (rc)
5873                 return rc;
5874
5875         for_each_zone(zone)
5876                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5877                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5878         return 0;
5879 }
5880 #endif
5881
5882 /*
5883  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5884  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5885  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5886  *
5887  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5888  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5889  * if in function of the boot time zone sizes.
5890  */
5891 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5892         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5893 {
5894         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5895         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5896         return 0;
5897 }
5898
5899 /*
5900  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5901  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5902  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5903  */
5904 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5905         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5906 {
5907         struct zone *zone;
5908         int old_percpu_pagelist_fraction;
5909         int ret;
5910
5911         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5912         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5913
5914         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5915         if (!write || ret < 0)
5916                 goto out;
5917
5918         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5919         if (percpu_pagelist_fraction &&
5920             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5921                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5922                 ret = -EINVAL;
5923                 goto out;
5924         }
5925
5926         /* No change? */
5927         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5928                 goto out;
5929
5930         for_each_populated_zone(zone) {
5931                 unsigned int cpu;
5932
5933                 for_each_possible_cpu(cpu)
5934                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5935                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5936         }
5937 out:
5938         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5939         return ret;
5940 }
5941
5942 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5943
5944 #ifdef CONFIG_NUMA
5945 static int __init set_hashdist(char *str)
5946 {
5947         if (!str)
5948                 return 0;
5949         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5950         return 1;
5951 }
5952 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5953 #endif
5954
5955 /*
5956  * allocate a large system hash table from bootmem
5957  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5958  *   quantity of entries
5959  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5960  */
5961 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5962                                      unsigned long bucketsize,
5963                                      unsigned long numentries,
5964                                      int scale,
5965                                      int flags,
5966                                      unsigned int *_hash_shift,
5967                                      unsigned int *_hash_mask,
5968                                      unsigned long low_limit,
5969                                      unsigned long high_limit)
5970 {
5971         unsigned long long max = high_limit;
5972         unsigned long log2qty, size;
5973         void *table = NULL;
5974
5975         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5976         if (!numentries) {
5977                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5978                 numentries = nr_kernel_pages;
5979
5980                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5981                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5982                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5983
5984                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5985                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5986                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5987                 else
5988                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5989
5990                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5991                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5992                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5993                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5994                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5995                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5996                                 BUG_ON(!numentries);
5997                         }
5998                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5999                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6000         }
6001         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6002
6003         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6004         if (max == 0) {
6005                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6006                 do_div(max, bucketsize);
6007         }
6008         max = min(max, 0x80000000ULL);
6009
6010         if (numentries < low_limit)
6011                 numentries = low_limit;
6012         if (numentries > max)
6013                 numentries = max;
6014
6015         log2qty = ilog2(numentries);
6016
6017         do {
6018                 size = bucketsize << log2qty;
6019                 if (flags & HASH_EARLY)
6020                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6021                 else if (hashdist)
6022                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6023                 else {
6024                         /*
6025                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6026                          * some pages at the end of hash table which
6027                          * alloc_pages_exact() automatically does
6028                          */
6029                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6030                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6031                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6032                         }
6033                 }
6034         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6035
6036         if (!table)
6037                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6038
6039         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6040                tablename,
6041                (1UL << log2qty),
6042                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6043                size);
6044
6045         if (_hash_shift)
6046                 *_hash_shift = log2qty;
6047         if (_hash_mask)
6048                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6049
6050         return table;
6051 }
6052
6053 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6054 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6055                                                         unsigned long pfn)
6056 {
6057 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6058         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6059 #else
6060         return zone->pageblock_flags;
6061 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6062 }
6063
6064 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6065 {
6066 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6067         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6068         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6069 #else
6070         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6071         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6072 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6073 }
6074
6075 /**
6076  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6077  * @page: The page within the block of interest
6078  * @pfn: The target page frame number
6079  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6080  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6081  *
6082  * Return: pageblock_bits flags
6083  */
6084 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6085                                         unsigned long end_bitidx,
6086                                         unsigned long mask)
6087 {
6088         struct zone *zone;
6089         unsigned long *bitmap;
6090         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6091         unsigned long word;
6092
6093         zone = page_zone(page);
6094         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6095         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6096         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6097         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6098
6099         word = bitmap[word_bitidx];
6100         bitidx += end_bitidx;
6101         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6102 }
6103
6104 /**
6105  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6106  * @page: The page within the block of interest
6107  * @flags: The flags to set
6108  * @pfn: The target page frame number
6109  * @end_bitidx: The last bit of interest
6110  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6111  */
6112 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6113                                         unsigned long pfn,
6114                                         unsigned long end_bitidx,
6115                                         unsigned long mask)
6116 {
6117         struct zone *zone;
6118         unsigned long *bitmap;
6119         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6120         unsigned long old_word, word;
6121
6122         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6123
6124         zone = page_zone(page);
6125         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6126         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6127         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6128         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6129
6130         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6131
6132         bitidx += end_bitidx;
6133         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6134         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6135
6136         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6137         for (;;) {
6138                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6139                 if (word == old_word)
6140                         break;
6141                 word = old_word;
6142         }
6143 }
6144
6145 /*
6146  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6147  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6148  *
6149  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6150  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6151  * expect this function should be exact.
6152  */
6153 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6154                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6155 {
6156         unsigned long pfn, iter, found;
6157         int mt;
6158
6159         /*
6160          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6161          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6162          */
6163         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6164                 return false;
6165         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6166         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6167                 return false;
6168
6169         pfn = page_to_pfn(page);
6170         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6171                 unsigned long check = pfn + iter;
6172
6173                 if (!pfn_valid_within(check))
6174                         continue;
6175
6176                 page = pfn_to_page(check);
6177
6178                 /*
6179                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6180                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6181                  * handle each tail page individually in migration.
6182                  */
6183                 if (PageHuge(page)) {
6184                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6185                         continue;
6186                 }
6187
6188                 /*
6189                  * We can't use page_count without pin a page
6190                  * because another CPU can free compound page.
6191                  * This check already skips compound tails of THP
6192                  * because their page->_count is zero at all time.
6193                  */
6194                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6195                         if (PageBuddy(page))
6196                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6197                         continue;
6198                 }
6199
6200                 /*
6201                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6202                  * page_count() is not 0.
6203                  */
6204                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6205                         continue;
6206
6207                 if (!PageLRU(page))
6208                         found++;
6209                 /*
6210                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6211                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6212                  * and it still to be fixed.
6213                  */
6214                 /*
6215                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6216                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6217                  *
6218                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6219                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6220                  * page at boot.
6221                  */
6222                 if (found > count)
6223                         return true;
6224         }
6225         return false;
6226 }
6227
6228 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6229 {
6230         struct zone *zone;
6231         unsigned long pfn;
6232
6233         /*
6234          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6235          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6236          * the zone but still within the section.
6237          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6238          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6239          */
6240         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6241                 return false;
6242
6243         zone = page_zone(page);
6244         pfn = page_to_pfn(page);
6245         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6246                 return false;
6247
6248         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6249 }
6250
6251 #ifdef CONFIG_CMA
6252
6253 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6254 {
6255         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6256                              pageblock_nr_pages) - 1);
6257 }
6258
6259 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6260 {
6261         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6262                                 pageblock_nr_pages));
6263 }
6264
6265 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6266 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6267                                         unsigned long start, unsigned long end)
6268 {
6269         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6270         unsigned long nr_reclaimed;
6271         unsigned long pfn = start;
6272         unsigned int tries = 0;
6273         int ret = 0;
6274
6275         migrate_prep();
6276
6277         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6278                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6279                         ret = -EINTR;
6280                         break;
6281                 }
6282
6283                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6284                         cc->nr_migratepages = 0;
6285                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6286                         if (!pfn) {
6287                                 ret = -EINTR;
6288                                 break;
6289                         }
6290                         tries = 0;
6291                 } else if (++tries == 5) {
6292                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6293                         break;
6294                 }
6295
6296                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6297                                                         &cc->migratepages);
6298                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6299
6300                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6301                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6302         }
6303         if (ret < 0) {
6304                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6305                 return ret;
6306         }
6307         return 0;
6308 }
6309
6310 /**
6311  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6312  * @start:      start PFN to allocate
6313  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6314  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6315  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6316  *                      in range must have the same migratetype and it must
6317  *                      be either of the two.
6318  *
6319  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6320  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6321  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6322  * pages fall in.
6323  *
6324  * The PFN range must belong to a single zone.
6325  *
6326  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6327  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6328  * need to be freed with free_contig_range().
6329  */
6330 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6331                        unsigned migratetype)
6332 {
6333         unsigned long outer_start, outer_end;
6334         int ret = 0, order;
6335
6336         struct compact_control cc = {
6337                 .nr_migratepages = 0,
6338                 .order = -1,
6339                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6340                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6341                 .ignore_skip_hint = true,
6342         };
6343         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6344
6345         /*
6346          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6347          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6348          * have different sizes, and due to the way page allocator
6349          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6350          * that page allocator won't try to merge buddies from
6351          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6352          * other migration type.
6353          *
6354          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6355          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6356          * we are interested in).  This will put all the pages in
6357          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6358          *
6359          * When this is done, we take the pages in range from page
6360          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6361          * page allocator will never consider using them.
6362          *
6363          * This lets us mark the pageblocks back as
6364          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6365          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6366          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6367          */
6368
6369         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6370                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6371                                        false);
6372         if (ret)
6373                 return ret;
6374
6375         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6376         if (ret)
6377                 goto done;
6378
6379         /*
6380          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6381          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6382          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6383          * What we are going to do is to allocate all pages from
6384          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6385          *
6386          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6387          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6388          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6389          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6390          * once this is done free the pages we are not interested in.
6391          *
6392          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6393          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6394          */
6395
6396         lru_add_drain_all();
6397         drain_all_pages();
6398
6399         order = 0;
6400         outer_start = start;
6401         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6402                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6403                         ret = -EBUSY;
6404                         goto done;
6405                 }
6406                 outer_start &= ~0UL << order;
6407         }
6408
6409         /* Make sure the range is really isolated. */
6410         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6411                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6412                        outer_start, end);
6413                 ret = -EBUSY;
6414                 goto done;
6415         }
6416
6417
6418         /* Grab isolated pages from freelists. */
6419         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6420         if (!outer_end) {
6421                 ret = -EBUSY;
6422                 goto done;
6423         }
6424
6425         /* Free head and tail (if any) */
6426         if (start != outer_start)
6427                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6428         if (end != outer_end)
6429                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6430
6431 done:
6432         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6433                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6434         return ret;
6435 }
6436
6437 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6438 {
6439         unsigned int count = 0;
6440
6441         for (; nr_pages--; pfn++) {
6442                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6443
6444                 count += page_count(page) != 1;
6445                 __free_page(page);
6446         }
6447         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6448 }
6449 #endif
6450
6451 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6452 /*
6453  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6454  * page high values need to be recalulated.
6455  */
6456 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6457 {
6458         unsigned cpu;
6459         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6460         for_each_possible_cpu(cpu)
6461                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6462                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6463         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6464 }
6465 #endif
6466
6467 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6468 {
6469         unsigned long flags;
6470         int cpu;
6471         struct per_cpu_pageset *pset;
6472
6473         /* avoid races with drain_pages()  */
6474         local_irq_save(flags);
6475         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6476                 for_each_online_cpu(cpu) {
6477                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6478                         drain_zonestat(zone, pset);
6479                 }
6480                 free_percpu(zone->pageset);
6481                 zone->pageset = &boot_pageset;
6482         }
6483         local_irq_restore(flags);
6484 }
6485
6486 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6487 /*
6488  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6489  */
6490 void
6491 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6492 {
6493         struct page *page;
6494         struct zone *zone;
6495         unsigned int order, i;
6496         unsigned long pfn;
6497         unsigned long flags;
6498         /* find the first valid pfn */
6499         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6500                 if (pfn_valid(pfn))
6501                         break;
6502         if (pfn == end_pfn)
6503                 return;
6504         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6505         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6506         pfn = start_pfn;
6507         while (pfn < end_pfn) {
6508                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6509                         pfn++;
6510                         continue;
6511                 }
6512                 page = pfn_to_page(pfn);
6513                 /*
6514                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6515                  * page_count() is not 0.
6516                  */
6517                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6518                         pfn++;
6519                         SetPageReserved(page);
6520                         continue;
6521                 }
6522
6523                 BUG_ON(page_count(page));
6524                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6525                 order = page_order(page);
6526 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6527                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6528                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6529 #endif
6530                 list_del(&page->lru);
6531                 rmv_page_order(page);
6532                 zone->free_area[order].nr_free--;
6533                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6534                         SetPageReserved((page+i));
6535                 pfn += (1 << order);
6536         }
6537         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6538 }
6539 #endif
6540
6541 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6542 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6543 {
6544         struct zone *zone = page_zone(page);
6545         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6546         unsigned long flags;
6547         unsigned int order;
6548
6549         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6550         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6551                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6552
6553                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6554                         break;
6555         }
6556         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6557
6558         return order < MAX_ORDER;
6559 }
6560 #endif