ASoC: improve usage of gpiod API
[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/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
73
74 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
75 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
76 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
77 #endif
78
79 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
80 /*
81  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
82  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
83  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
84  * defined in <linux/topology.h>.
85  */
86 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
87 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
88 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
89 #endif
90
91 /*
92  * Array of node states.
93  */
94 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
95         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
96         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifndef CONFIG_NUMA
98         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
103         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif
105         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif  /* NUMA */
107 };
108 EXPORT_SYMBOL(node_states);
109
110 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
111 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
112
113 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
114 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
116 /*
117  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
118  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
119  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
120  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
121  */
122 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
123
124 int percpu_pagelist_fraction;
125 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
126
127 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
128 /*
129  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
130  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
131  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
132  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
133  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
134  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
135  */
136
137 static gfp_t saved_gfp_mask;
138
139 void pm_restore_gfp_mask(void)
140 {
141         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
142         if (saved_gfp_mask) {
143                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
144                 saved_gfp_mask = 0;
145         }
146 }
147
148 void pm_restrict_gfp_mask(void)
149 {
150         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
151         WARN_ON(saved_gfp_mask);
152         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
153         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
154 }
155
156 bool pm_suspended_storage(void)
157 {
158         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
159                 return false;
160         return true;
161 }
162 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
163
164 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
165 int pageblock_order __read_mostly;
166 #endif
167
168 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
169
170 /*
171  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
172  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
173  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
174  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
175  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
176  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
177  *
178  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
179  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
180  */
181 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
186          256,
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          32,
190 #endif
191          32,
192 };
193
194 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
195
196 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
198          "DMA",
199 #endif
200 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
201          "DMA32",
202 #endif
203          "Normal",
204 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
205          "HighMem",
206 #endif
207          "Movable",
208 };
209
210 int min_free_kbytes = 1024;
211 int user_min_free_kbytes = -1;
212
213 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
214 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
215 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
216
217 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
220 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
221 static unsigned long __initdata required_movablecore;
222 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
223
224 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
225 int movable_zone;
226 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
227 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
228
229 #if MAX_NUMNODES > 1
230 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
231 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
232 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
233 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
234 #endif
235
236 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
237
238 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
239 {
240         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
241                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
242                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
243
244         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
245                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
246 }
247
248 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
249 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
250 {
251         int ret = 0;
252         unsigned seq;
253         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
254         unsigned long sp, start_pfn;
255
256         do {
257                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
258                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
259                 sp = zone->spanned_pages;
260                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
261                         ret = 1;
262         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
263
264         if (ret)
265                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
266                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
267                         start_pfn, start_pfn + sp);
268
269         return ret;
270 }
271
272 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
275                 return 0;
276         if (zone != page_zone(page))
277                 return 0;
278
279         return 1;
280 }
281 /*
282  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
283  */
284 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
285 {
286         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
287                 return 1;
288         if (!page_is_consistent(zone, page))
289                 return 1;
290
291         return 0;
292 }
293 #else
294 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
295 {
296         return 0;
297 }
298 #endif
299
300 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
301                 unsigned long bad_flags)
302 {
303         static unsigned long resume;
304         static unsigned long nr_shown;
305         static unsigned long nr_unshown;
306
307         /* Don't complain about poisoned pages */
308         if (PageHWPoison(page)) {
309                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
310                 return;
311         }
312
313         /*
314          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
315          * or allow a steady drip of one report per second.
316          */
317         if (nr_shown == 60) {
318                 if (time_before(jiffies, resume)) {
319                         nr_unshown++;
320                         goto out;
321                 }
322                 if (nr_unshown) {
323                         printk(KERN_ALERT
324                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
325                                 nr_unshown);
326                         nr_unshown = 0;
327                 }
328                 nr_shown = 0;
329         }
330         if (nr_shown++ == 0)
331                 resume = jiffies + 60 * HZ;
332
333         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
334                 current->comm, page_to_pfn(page));
335         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
336
337         print_modules();
338         dump_stack();
339 out:
340         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
341         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
342         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
343 }
344
345 /*
346  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
347  *
348  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
349  *
350  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
351  *
352  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
353  * pointing at the head page.
354  *
355  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
356  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
357  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
358  */
359
360 static void free_compound_page(struct page *page)
361 {
362         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
363 }
364
365 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369
370         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
371         set_compound_order(page, order);
372         __SetPageHead(page);
373         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
374                 struct page *p = page + i;
375                 set_page_count(p, 0);
376                 p->first_page = page;
377                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
378                 smp_wmb();
379                 __SetPageTail(p);
380         }
381 }
382
383 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
384                                                         gfp_t gfp_flags)
385 {
386         int i;
387
388         /*
389          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
390          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
391          */
392         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
393         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
394                 clear_highpage(page + i);
395 }
396
397 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
398 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
399 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
400 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
401
402 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
403 {
404         if (!buf)
405                 return -EINVAL;
406
407         if (strcmp(buf, "on") == 0)
408                 _debug_pagealloc_enabled = true;
409
410         return 0;
411 }
412 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
413
414 static bool need_debug_guardpage(void)
415 {
416         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
417         if (!debug_pagealloc_enabled())
418                 return false;
419
420         return true;
421 }
422
423 static void init_debug_guardpage(void)
424 {
425         if (!debug_pagealloc_enabled())
426                 return;
427
428         _debug_guardpage_enabled = true;
429 }
430
431 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
432         .need = need_debug_guardpage,
433         .init = init_debug_guardpage,
434 };
435
436 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
437 {
438         unsigned long res;
439
440         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
441                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
442                 return 0;
443         }
444         _debug_guardpage_minorder = res;
445         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
446         return 0;
447 }
448 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
449
450 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
451                                 unsigned int order, int migratetype)
452 {
453         struct page_ext *page_ext;
454
455         if (!debug_guardpage_enabled())
456                 return;
457
458         page_ext = lookup_page_ext(page);
459         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
460
461         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
462         set_page_private(page, order);
463         /* Guard pages are not available for any usage */
464         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
465 }
466
467 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
468                                 unsigned int order, int migratetype)
469 {
470         struct page_ext *page_ext;
471
472         if (!debug_guardpage_enabled())
473                 return;
474
475         page_ext = lookup_page_ext(page);
476         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
477
478         set_page_private(page, 0);
479         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
480                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
481 }
482 #else
483 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
484 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
485                                 unsigned int order, int migratetype) {}
486 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
487                                 unsigned int order, int migratetype) {}
488 #endif
489
490 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
491 {
492         set_page_private(page, order);
493         __SetPageBuddy(page);
494 }
495
496 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
497 {
498         __ClearPageBuddy(page);
499         set_page_private(page, 0);
500 }
501
502 /*
503  * This function checks whether a page is free && is the buddy
504  * we can do coalesce a page and its buddy if
505  * (a) the buddy is not in a hole &&
506  * (b) the buddy is in the buddy system &&
507  * (c) a page and its buddy have the same order &&
508  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
509  *
510  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
511  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
512  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
513  * serialized by zone->lock.
514  *
515  * For recording page's order, we use page_private(page).
516  */
517 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
518                                                         unsigned int order)
519 {
520         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
521                 return 0;
522
523         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
524                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
525                         return 0;
526
527                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
528
529                 return 1;
530         }
531
532         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
533                 /*
534                  * zone check is done late to avoid uselessly
535                  * calculating zone/node ids for pages that could
536                  * never merge.
537                  */
538                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
539                         return 0;
540
541                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
542
543                 return 1;
544         }
545         return 0;
546 }
547
548 /*
549  * Freeing function for a buddy system allocator.
550  *
551  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
552  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
553  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
554  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
555  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
556  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
557  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
558  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
559  * parts of the VM system.
560  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
561  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
562  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
563  * field.
564  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
565  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
566  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
567  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
568  * triggers coalescing into a block of larger size.
569  *
570  * -- nyc
571  */
572
573 static inline void __free_one_page(struct page *page,
574                 unsigned long pfn,
575                 struct zone *zone, unsigned int order,
576                 int migratetype)
577 {
578         unsigned long page_idx;
579         unsigned long combined_idx;
580         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
581         struct page *buddy;
582         int max_order = MAX_ORDER;
583
584         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
585         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
586
587         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
588         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
589                 /*
590                  * We restrict max order of merging to prevent merge
591                  * between freepages on isolate pageblock and normal
592                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
593                  * could cause incorrect freepage accounting.
594                  */
595                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
596         } else {
597                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
598         }
599
600         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
601
602         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
603         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
604
605         while (order < max_order - 1) {
606                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
607                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
608                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
609                         break;
610                 /*
611                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
612                  * merge with it and move up one order.
613                  */
614                 if (page_is_guard(buddy)) {
615                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
616                 } else {
617                         list_del(&buddy->lru);
618                         zone->free_area[order].nr_free--;
619                         rmv_page_order(buddy);
620                 }
621                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
622                 page = page + (combined_idx - page_idx);
623                 page_idx = combined_idx;
624                 order++;
625         }
626         set_page_order(page, order);
627
628         /*
629          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
630          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
631          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
632          * that is happening, add the free page to the tail of the list
633          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
634          * as a higher order page
635          */
636         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
637                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
638                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
639                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
640                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
641                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
642                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
643                         list_add_tail(&page->lru,
644                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
645                         goto out;
646                 }
647         }
648
649         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
650 out:
651         zone->free_area[order].nr_free++;
652 }
653
654 static inline int free_pages_check(struct page *page)
655 {
656         const char *bad_reason = NULL;
657         unsigned long bad_flags = 0;
658
659         if (unlikely(page_mapcount(page)))
660                 bad_reason = "nonzero mapcount";
661         if (unlikely(page->mapping != NULL))
662                 bad_reason = "non-NULL mapping";
663         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
664                 bad_reason = "nonzero _count";
665         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
666                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
667                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
668         }
669 #ifdef CONFIG_MEMCG
670         if (unlikely(page->mem_cgroup))
671                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
672 #endif
673         if (unlikely(bad_reason)) {
674                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
675                 return 1;
676         }
677         page_cpupid_reset_last(page);
678         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
679                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
680         return 0;
681 }
682
683 /*
684  * Frees a number of pages from the PCP lists
685  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
686  * count is the number of pages to free.
687  *
688  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
689  * see if this freeing clears that state.
690  *
691  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
692  * pinned" detection logic.
693  */
694 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
695                                         struct per_cpu_pages *pcp)
696 {
697         int migratetype = 0;
698         int batch_free = 0;
699         int to_free = count;
700         unsigned long nr_scanned;
701
702         spin_lock(&zone->lock);
703         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
704         if (nr_scanned)
705                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
706
707         while (to_free) {
708                 struct page *page;
709                 struct list_head *list;
710
711                 /*
712                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
713                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
714                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
715                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
716                  * lists
717                  */
718                 do {
719                         batch_free++;
720                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
721                                 migratetype = 0;
722                         list = &pcp->lists[migratetype];
723                 } while (list_empty(list));
724
725                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
726                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
727                         batch_free = to_free;
728
729                 do {
730                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
731
732                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
733                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
734                         list_del(&page->lru);
735                         mt = get_freepage_migratetype(page);
736                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
737                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
738
739                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
740                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
741                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
742                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
743         }
744         spin_unlock(&zone->lock);
745 }
746
747 static void free_one_page(struct zone *zone,
748                                 struct page *page, unsigned long pfn,
749                                 unsigned int order,
750                                 int migratetype)
751 {
752         unsigned long nr_scanned;
753         spin_lock(&zone->lock);
754         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
755         if (nr_scanned)
756                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
757
758         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
759                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
760                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
761         }
762         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
763         spin_unlock(&zone->lock);
764 }
765
766 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
767 {
768         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
769                 return 0;
770         if (unlikely(!PageTail(page))) {
771                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
772                 return 1;
773         }
774         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
775                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
776                 return 1;
777         }
778         return 0;
779 }
780
781 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
782 {
783         bool compound = PageCompound(page);
784         int i, bad = 0;
785
786         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
787         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
788
789         trace_mm_page_free(page, order);
790         kmemcheck_free_shadow(page, order);
791         kasan_free_pages(page, order);
792
793         if (PageAnon(page))
794                 page->mapping = NULL;
795         bad += free_pages_check(page);
796         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
797                 if (compound)
798                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
799                 bad += free_pages_check(page + i);
800         }
801         if (bad)
802                 return false;
803
804         reset_page_owner(page, order);
805
806         if (!PageHighMem(page)) {
807                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
808                                            PAGE_SIZE << order);
809                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
810                                            PAGE_SIZE << order);
811         }
812         arch_free_page(page, order);
813         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
814
815         return true;
816 }
817
818 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
819 {
820         unsigned long flags;
821         int migratetype;
822         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
823
824         if (!free_pages_prepare(page, order))
825                 return;
826
827         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
828         local_irq_save(flags);
829         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
830         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
831         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
832         local_irq_restore(flags);
833 }
834
835 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
836 {
837         unsigned int nr_pages = 1 << order;
838         struct page *p = page;
839         unsigned int loop;
840
841         prefetchw(p);
842         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
843                 prefetchw(p + 1);
844                 __ClearPageReserved(p);
845                 set_page_count(p, 0);
846         }
847         __ClearPageReserved(p);
848         set_page_count(p, 0);
849
850         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
851         set_page_refcounted(page);
852         __free_pages(page, order);
853 }
854
855 #ifdef CONFIG_CMA
856 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
857 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
858 {
859         unsigned i = pageblock_nr_pages;
860         struct page *p = page;
861
862         do {
863                 __ClearPageReserved(p);
864                 set_page_count(p, 0);
865         } while (++p, --i);
866
867         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
868
869         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
870                 i = pageblock_nr_pages;
871                 p = page;
872                 do {
873                         set_page_refcounted(p);
874                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
875                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
876                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
877         } else {
878                 set_page_refcounted(page);
879                 __free_pages(page, pageblock_order);
880         }
881
882         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
883 }
884 #endif
885
886 /*
887  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
888  * Please do not alter this order without good reasons and regression
889  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
890  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
891  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
892  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
893  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
894  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
895  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
896  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
897  *
898  * -- nyc
899  */
900 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
901         int low, int high, struct free_area *area,
902         int migratetype)
903 {
904         unsigned long size = 1 << high;
905
906         while (high > low) {
907                 area--;
908                 high--;
909                 size >>= 1;
910                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
911
912                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
913                         debug_guardpage_enabled() &&
914                         high < debug_guardpage_minorder()) {
915                         /*
916                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
917                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
918                          * Corresponding page table entries will not be touched,
919                          * pages will stay not present in virtual address space
920                          */
921                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
922                         continue;
923                 }
924                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
925                 area->nr_free++;
926                 set_page_order(&page[size], high);
927         }
928 }
929
930 /*
931  * This page is about to be returned from the page allocator
932  */
933 static inline int check_new_page(struct page *page)
934 {
935         const char *bad_reason = NULL;
936         unsigned long bad_flags = 0;
937
938         if (unlikely(page_mapcount(page)))
939                 bad_reason = "nonzero mapcount";
940         if (unlikely(page->mapping != NULL))
941                 bad_reason = "non-NULL mapping";
942         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
943                 bad_reason = "nonzero _count";
944         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
945                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
946                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
947         }
948 #ifdef CONFIG_MEMCG
949         if (unlikely(page->mem_cgroup))
950                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
951 #endif
952         if (unlikely(bad_reason)) {
953                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
954                 return 1;
955         }
956         return 0;
957 }
958
959 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
960                                                                 int alloc_flags)
961 {
962         int i;
963
964         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
965                 struct page *p = page + i;
966                 if (unlikely(check_new_page(p)))
967                         return 1;
968         }
969
970         set_page_private(page, 0);
971         set_page_refcounted(page);
972
973         arch_alloc_page(page, order);
974         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
975         kasan_alloc_pages(page, order);
976
977         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
978                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
979
980         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
981                 prep_compound_page(page, order);
982
983         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
984
985         /*
986          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
987          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
988          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
989          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
990          */
991         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
992
993         return 0;
994 }
995
996 /*
997  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
998  * the smallest available page from the freelists
999  */
1000 static inline
1001 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1002                                                 int migratetype)
1003 {
1004         unsigned int current_order;
1005         struct free_area *area;
1006         struct page *page;
1007
1008         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1009         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1010                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1011                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1012                         continue;
1013
1014                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1015                                                         struct page, lru);
1016                 list_del(&page->lru);
1017                 rmv_page_order(page);
1018                 area->nr_free--;
1019                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1020                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1021                 return page;
1022         }
1023
1024         return NULL;
1025 }
1026
1027
1028 /*
1029  * This array describes the order lists are fallen back to when
1030  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1031  */
1032 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1033         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1034         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1035 #ifdef CONFIG_CMA
1036         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
1037         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1038 #else
1039         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1040 #endif
1041         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1042 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1043         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1044 #endif
1045 };
1046
1047 /*
1048  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1049  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1050  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1051  */
1052 int move_freepages(struct zone *zone,
1053                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1054                           int migratetype)
1055 {
1056         struct page *page;
1057         unsigned long order;
1058         int pages_moved = 0;
1059
1060 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1061         /*
1062          * page_zone is not safe to call in this context when
1063          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1064          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1065          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1066          * grouping pages by mobility
1067          */
1068         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1069 #endif
1070
1071         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1072                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1073                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1074
1075                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1076                         page++;
1077                         continue;
1078                 }
1079
1080                 if (!PageBuddy(page)) {
1081                         page++;
1082                         continue;
1083                 }
1084
1085                 order = page_order(page);
1086                 list_move(&page->lru,
1087                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1088                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1089                 page += 1 << order;
1090                 pages_moved += 1 << order;
1091         }
1092
1093         return pages_moved;
1094 }
1095
1096 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1097                                 int migratetype)
1098 {
1099         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1100         struct page *start_page, *end_page;
1101
1102         start_pfn = page_to_pfn(page);
1103         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1104         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1105         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1106         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1107
1108         /* Do not cross zone boundaries */
1109         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1110                 start_page = page;
1111         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1112                 return 0;
1113
1114         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1115 }
1116
1117 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1118                                         int start_order, int migratetype)
1119 {
1120         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1121
1122         while (nr_pageblocks--) {
1123                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1124                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1125         }
1126 }
1127
1128 /*
1129  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1130  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1131  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1132  *
1133  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1134  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1135  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1136  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1137  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1138  * pageblocks.
1139  *
1140  * If we claim more than half of the pageblock, change pageblock's migratetype
1141  * as well.
1142  */
1143 static void try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1144                                   int start_type, int fallback_type)
1145 {
1146         int current_order = page_order(page);
1147
1148         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1149         if (current_order >= pageblock_order) {
1150                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1151                 return;
1152         }
1153
1154         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1155             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1156             start_type == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1157             page_group_by_mobility_disabled) {
1158                 int pages;
1159
1160                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1161
1162                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1163                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1164                                 page_group_by_mobility_disabled)
1165                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1166         }
1167 }
1168
1169 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1170 static inline struct page *
1171 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1172 {
1173         struct free_area *area;
1174         unsigned int current_order;
1175         struct page *page;
1176
1177         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1178         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1179                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1180                                 --current_order) {
1181                 int i;
1182                 for (i = 0;; i++) {
1183                         int migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1184                         int buddy_type = start_migratetype;
1185
1186                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1187                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1188                                 break;
1189
1190                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1191                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1192                                 continue;
1193
1194                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1195                                         struct page, lru);
1196                         area->nr_free--;
1197
1198                         if (!is_migrate_cma(migratetype)) {
1199                                 try_to_steal_freepages(zone, page,
1200                                                         start_migratetype,
1201                                                         migratetype);
1202                         } else {
1203                                 /*
1204                                  * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to
1205                                  * release the excess buddy pages to CMA
1206                                  * itself, and we do not try to steal extra
1207                                  * free pages.
1208                                  */
1209                                 buddy_type = migratetype;
1210                         }
1211
1212                         /* Remove the page from the freelists */
1213                         list_del(&page->lru);
1214                         rmv_page_order(page);
1215
1216                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1217                                         buddy_type);
1218
1219                         /*
1220                          * The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1221                          * migratetype depending on the decisions in
1222                          * try_to_steal_freepages(). This is OK as long as it
1223                          * does not differ for MIGRATE_CMA pageblocks. For CMA
1224                          * we need to make sure unallocated pages flushed from
1225                          * pcp lists are returned to the correct freelist.
1226                          */
1227                         set_freepage_migratetype(page, buddy_type);
1228
1229                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1230                                 start_migratetype, migratetype);
1231
1232                         return page;
1233                 }
1234         }
1235
1236         return NULL;
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1241  * Call me with the zone->lock already held.
1242  */
1243 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1244                                                 int migratetype)
1245 {
1246         struct page *page;
1247
1248 retry_reserve:
1249         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1250
1251         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1252                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1253
1254                 /*
1255                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1256                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1257                  * and we want just one call site
1258                  */
1259                 if (!page) {
1260                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1261                         goto retry_reserve;
1262                 }
1263         }
1264
1265         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1266         return page;
1267 }
1268
1269 /*
1270  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1271  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1272  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1273  */
1274 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1275                         unsigned long count, struct list_head *list,
1276                         int migratetype, bool cold)
1277 {
1278         int i;
1279
1280         spin_lock(&zone->lock);
1281         for (i = 0; i < count; ++i) {
1282                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1283                 if (unlikely(page == NULL))
1284                         break;
1285
1286                 /*
1287                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1288                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1289                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1290                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1291                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1292                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1293                  * properly.
1294                  */
1295                 if (likely(!cold))
1296                         list_add(&page->lru, list);
1297                 else
1298                         list_add_tail(&page->lru, list);
1299                 list = &page->lru;
1300                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1301                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1302                                               -(1 << order));
1303         }
1304         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1305         spin_unlock(&zone->lock);
1306         return i;
1307 }
1308
1309 #ifdef CONFIG_NUMA
1310 /*
1311  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1312  * currently executing processor on remote nodes after they have
1313  * expired.
1314  *
1315  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1316  * a single processor.
1317  */
1318 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1319 {
1320         unsigned long flags;
1321         int to_drain, batch;
1322
1323         local_irq_save(flags);
1324         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1325         to_drain = min(pcp->count, batch);
1326         if (to_drain > 0) {
1327                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1328                 pcp->count -= to_drain;
1329         }
1330         local_irq_restore(flags);
1331 }
1332 #endif
1333
1334 /*
1335  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1336  *
1337  * The processor must either be the current processor and the
1338  * thread pinned to the current processor or a processor that
1339  * is not online.
1340  */
1341 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1342 {
1343         unsigned long flags;
1344         struct per_cpu_pageset *pset;
1345         struct per_cpu_pages *pcp;
1346
1347         local_irq_save(flags);
1348         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1349
1350         pcp = &pset->pcp;
1351         if (pcp->count) {
1352                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1353                 pcp->count = 0;
1354         }
1355         local_irq_restore(flags);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1360  *
1361  * The processor must either be the current processor and the
1362  * thread pinned to the current processor or a processor that
1363  * is not online.
1364  */
1365 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1366 {
1367         struct zone *zone;
1368
1369         for_each_populated_zone(zone) {
1370                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1371         }
1372 }
1373
1374 /*
1375  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1376  *
1377  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1378  * the single zone's pages.
1379  */
1380 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1381 {
1382         int cpu = smp_processor_id();
1383
1384         if (zone)
1385                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1386         else
1387                 drain_pages(cpu);
1388 }
1389
1390 /*
1391  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1392  *
1393  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1394  *
1395  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1396  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1397  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1398  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1399  * before the call to on_each_cpu_mask().
1400  */
1401 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1402 {
1403         int cpu;
1404
1405         /*
1406          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1407          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1408          */
1409         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1410
1411         /*
1412          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1413          * as offline notification will cause the notified
1414          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1415          * disables preemption as part of its processing
1416          */
1417         for_each_online_cpu(cpu) {
1418                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1419                 struct zone *z;
1420                 bool has_pcps = false;
1421
1422                 if (zone) {
1423                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1424                         if (pcp->pcp.count)
1425                                 has_pcps = true;
1426                 } else {
1427                         for_each_populated_zone(z) {
1428                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1429                                 if (pcp->pcp.count) {
1430                                         has_pcps = true;
1431                                         break;
1432                                 }
1433                         }
1434                 }
1435
1436                 if (has_pcps)
1437                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1438                 else
1439                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1440         }
1441         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1442                                                                 zone, 1);
1443 }
1444
1445 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1446
1447 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1448 {
1449         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1450         unsigned long flags;
1451         unsigned int order, t;
1452         struct list_head *curr;
1453
1454         if (zone_is_empty(zone))
1455                 return;
1456
1457         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1458
1459         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1460         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1461                 if (pfn_valid(pfn)) {
1462                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1463
1464                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1465                                 swsusp_unset_page_free(page);
1466                 }
1467
1468         for_each_migratetype_order(order, t) {
1469                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1470                         unsigned long i;
1471
1472                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1473                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1474                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1475                 }
1476         }
1477         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1478 }
1479 #endif /* CONFIG_PM */
1480
1481 /*
1482  * Free a 0-order page
1483  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1484  */
1485 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1486 {
1487         struct zone *zone = page_zone(page);
1488         struct per_cpu_pages *pcp;
1489         unsigned long flags;
1490         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1491         int migratetype;
1492
1493         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1494                 return;
1495
1496         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1497         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1498         local_irq_save(flags);
1499         __count_vm_event(PGFREE);
1500
1501         /*
1502          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1503          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1504          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1505          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1506          * excessively into the page allocator
1507          */
1508         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1509                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1510                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1511                         goto out;
1512                 }
1513                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1514         }
1515
1516         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1517         if (!cold)
1518                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1519         else
1520                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1521         pcp->count++;
1522         if (pcp->count >= pcp->high) {
1523                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1524                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1525                 pcp->count -= batch;
1526         }
1527
1528 out:
1529         local_irq_restore(flags);
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Free a list of 0-order pages
1534  */
1535 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1536 {
1537         struct page *page, *next;
1538
1539         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1540                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1541                 free_hot_cold_page(page, cold);
1542         }
1543 }
1544
1545 /*
1546  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1547  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1548  * Each sub-page must be freed individually.
1549  *
1550  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1551  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1552  */
1553 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1554 {
1555         int i;
1556
1557         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1558         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1559
1560 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1561         /*
1562          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1563          * otherwise free the whole shadow.
1564          */
1565         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1566                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1567 #endif
1568
1569         set_page_owner(page, 0, 0);
1570         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1571                 set_page_refcounted(page + i);
1572                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1573         }
1574 }
1575 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1576
1577 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1578 {
1579         unsigned long watermark;
1580         struct zone *zone;
1581         int mt;
1582
1583         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1584
1585         zone = page_zone(page);
1586         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1587
1588         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1589                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1590                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1591                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1592                         return 0;
1593
1594                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1595         }
1596
1597         /* Remove page from free list */
1598         list_del(&page->lru);
1599         zone->free_area[order].nr_free--;
1600         rmv_page_order(page);
1601
1602         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1603         if (order >= pageblock_order - 1) {
1604                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1605                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1606                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1607                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1608                                 set_pageblock_migratetype(page,
1609                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1610                 }
1611         }
1612
1613         set_page_owner(page, order, 0);
1614         return 1UL << order;
1615 }
1616
1617 /*
1618  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1619  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1620  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1621  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1622  * are enabled.
1623  *
1624  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1625  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1626  */
1627 int split_free_page(struct page *page)
1628 {
1629         unsigned int order;
1630         int nr_pages;
1631
1632         order = page_order(page);
1633
1634         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1635         if (!nr_pages)
1636                 return 0;
1637
1638         /* Split into individual pages */
1639         set_page_refcounted(page);
1640         split_page(page, order);
1641         return nr_pages;
1642 }
1643
1644 /*
1645  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
1646  */
1647 static inline
1648 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1649                         struct zone *zone, unsigned int order,
1650                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1651 {
1652         unsigned long flags;
1653         struct page *page;
1654         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1655
1656         if (likely(order == 0)) {
1657                 struct per_cpu_pages *pcp;
1658                 struct list_head *list;
1659
1660                 local_irq_save(flags);
1661                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1662                 list = &pcp->lists[migratetype];
1663                 if (list_empty(list)) {
1664                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1665                                         pcp->batch, list,
1666                                         migratetype, cold);
1667                         if (unlikely(list_empty(list)))
1668                                 goto failed;
1669                 }
1670
1671                 if (cold)
1672                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1673                 else
1674                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1675
1676                 list_del(&page->lru);
1677                 pcp->count--;
1678         } else {
1679                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1680                         /*
1681                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1682                          *
1683                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1684                          * properly detect and handle allocation failures.
1685                          *
1686                          * We most definitely don't want callers attempting to
1687                          * allocate greater than order-1 page units with
1688                          * __GFP_NOFAIL.
1689                          */
1690                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1691                 }
1692                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1693                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1694                 spin_unlock(&zone->lock);
1695                 if (!page)
1696                         goto failed;
1697                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1698                                           get_freepage_migratetype(page));
1699         }
1700
1701         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1702         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1703             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1704                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1705
1706         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1707         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1708         local_irq_restore(flags);
1709
1710         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1711         return page;
1712
1713 failed:
1714         local_irq_restore(flags);
1715         return NULL;
1716 }
1717
1718 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1719
1720 static struct {
1721         struct fault_attr attr;
1722
1723         u32 ignore_gfp_highmem;
1724         u32 ignore_gfp_wait;
1725         u32 min_order;
1726 } fail_page_alloc = {
1727         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1728         .ignore_gfp_wait = 1,
1729         .ignore_gfp_highmem = 1,
1730         .min_order = 1,
1731 };
1732
1733 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1734 {
1735         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1736 }
1737 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1738
1739 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1740 {
1741         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1742                 return false;
1743         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1744                 return false;
1745         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1746                 return false;
1747         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1748                 return false;
1749
1750         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1751 }
1752
1753 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1754
1755 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1756 {
1757         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1758         struct dentry *dir;
1759
1760         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1761                                         &fail_page_alloc.attr);
1762         if (IS_ERR(dir))
1763                 return PTR_ERR(dir);
1764
1765         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1766                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1767                 goto fail;
1768         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1769                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1770                 goto fail;
1771         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1772                                 &fail_page_alloc.min_order))
1773                 goto fail;
1774
1775         return 0;
1776 fail:
1777         debugfs_remove_recursive(dir);
1778
1779         return -ENOMEM;
1780 }
1781
1782 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1783
1784 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1785
1786 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1787
1788 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1789 {
1790         return false;
1791 }
1792
1793 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1794
1795 /*
1796  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1797  * of the allocation.
1798  */
1799 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1800                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1801                         long free_pages)
1802 {
1803         /* free_pages may go negative - that's OK */
1804         long min = mark;
1805         int o;
1806         long free_cma = 0;
1807
1808         free_pages -= (1 << order) - 1;
1809         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1810                 min -= min / 2;
1811         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1812                 min -= min / 4;
1813 #ifdef CONFIG_CMA
1814         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1815         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1816                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1817 #endif
1818
1819         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1820                 return false;
1821         for (o = 0; o < order; o++) {
1822                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1823                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1824
1825                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1826                 min >>= 1;
1827
1828                 if (free_pages <= min)
1829                         return false;
1830         }
1831         return true;
1832 }
1833
1834 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1835                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1836 {
1837         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1838                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1839 }
1840
1841 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1842                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1843 {
1844         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1845
1846         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1847                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1848
1849         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1850                                                                 free_pages);
1851 }
1852
1853 #ifdef CONFIG_NUMA
1854 /*
1855  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1856  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1857  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1858  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1859  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1860  *
1861  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1862  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1863  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1864  *
1865  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1866  * nothing and returns NULL.
1867  *
1868  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1869  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1870  *
1871  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1872  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1873  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1874  * quickly as we can.
1875  */
1876 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1877 {
1878         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1879         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1880
1881         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1882         if (!zlc)
1883                 return NULL;
1884
1885         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1886                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1887                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1888         }
1889
1890         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1891                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1892                                         &node_states[N_MEMORY];
1893         return allowednodes;
1894 }
1895
1896 /*
1897  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1898  * if it is worth looking at further for free memory:
1899  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1900  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1901  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1902  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1903  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1904  * else return false (zero) if it is not.
1905  *
1906  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1907  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1908  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1909  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1910  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1911  * into the second scan of the zonelist.
1912  *
1913  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1914  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1915  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1916  * unturned looking for a free page.
1917  */
1918 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1919                                                 nodemask_t *allowednodes)
1920 {
1921         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1922         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1923         int n;                          /* node that zone *z is on */
1924
1925         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1926         if (!zlc)
1927                 return 1;
1928
1929         i = z - zonelist->_zonerefs;
1930         n = zlc->z_to_n[i];
1931
1932         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1933         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1934 }
1935
1936 /*
1937  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1938  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1939  * from that zone don't waste time re-examining it.
1940  */
1941 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1942 {
1943         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1944         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1945
1946         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1947         if (!zlc)
1948                 return;
1949
1950         i = z - zonelist->_zonerefs;
1951
1952         set_bit(i, zlc->fullzones);
1953 }
1954
1955 /*
1956  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1957  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1958  */
1959 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1960 {
1961         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1962
1963         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1964         if (!zlc)
1965                 return;
1966
1967         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1968 }
1969
1970 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1971 {
1972         return local_zone->node == zone->node;
1973 }
1974
1975 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1976 {
1977         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1978                                 RECLAIM_DISTANCE;
1979 }
1980
1981 #else   /* CONFIG_NUMA */
1982
1983 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1984 {
1985         return NULL;
1986 }
1987
1988 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1989                                 nodemask_t *allowednodes)
1990 {
1991         return 1;
1992 }
1993
1994 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1995 {
1996 }
1997
1998 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1999 {
2000 }
2001
2002 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2003 {
2004         return true;
2005 }
2006
2007 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2008 {
2009         return true;
2010 }
2011
2012 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2013
2014 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2015 {
2016         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2017
2018         do {
2019                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2020                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2021                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2022                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2023         } while (zone++ != preferred_zone);
2024 }
2025
2026 /*
2027  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2028  * a page.
2029  */
2030 static struct page *
2031 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2032                                                 const struct alloc_context *ac)
2033 {
2034         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2035         struct zoneref *z;
2036         struct page *page = NULL;
2037         struct zone *zone;
2038         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2039         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2040         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2041         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2042                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2043         int nr_fair_skipped = 0;
2044         bool zonelist_rescan;
2045
2046 zonelist_scan:
2047         zonelist_rescan = false;
2048
2049         /*
2050          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2051          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2052          */
2053         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2054                                                                 ac->nodemask) {
2055                 unsigned long mark;
2056
2057                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2058                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2059                                 continue;
2060                 if (cpusets_enabled() &&
2061                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2062                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2063                                 continue;
2064                 /*
2065                  * Distribute pages in proportion to the individual
2066                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2067                  * page was allocated in should have no effect on the
2068                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2069                  */
2070                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2071                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2072                                 break;
2073                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2074                                 nr_fair_skipped++;
2075                                 continue;
2076                         }
2077                 }
2078                 /*
2079                  * When allocating a page cache page for writing, we
2080                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2081                  * limit, such that no single zone holds more than its
2082                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2083                  * The dirty limits take into account the zone's
2084                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2085                  * should be able to balance it without having to
2086                  * write pages from its LRU list.
2087                  *
2088                  * This may look like it could increase pressure on
2089                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2090                  * before they are full.  But the pages that do spill
2091                  * over are limited as the lower zones are protected
2092                  * by this very same mechanism.  It should not become
2093                  * a practical burden to them.
2094                  *
2095                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2096                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2097                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2098                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2099                  * zones are together not big enough to reach the
2100                  * global limit.  The proper fix for these situations
2101                  * will require awareness of zones in the
2102                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2103                  */
2104                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2105                         continue;
2106
2107                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2108                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2109                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2110                         int ret;
2111
2112                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2113                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2114                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2115                                 goto try_this_zone;
2116
2117                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2118                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2119                                 /*
2120                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2121                                  * and before considering the first zone allowed
2122                                  * by the cpuset.
2123                                  */
2124                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2125                                 zlc_active = 1;
2126                                 did_zlc_setup = 1;
2127                         }
2128
2129                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2130                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2131                                 goto this_zone_full;
2132
2133                         /*
2134                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2135                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2136                          */
2137                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2138                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2139                                 continue;
2140
2141                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2142                         switch (ret) {
2143                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2144                                 /* did not scan */
2145                                 continue;
2146                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2147                                 /* scanned but unreclaimable */
2148                                 continue;
2149                         default:
2150                                 /* did we reclaim enough */
2151                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2152                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2153                                         goto try_this_zone;
2154
2155                                 /*
2156                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2157                                  * Only mark the zone full if checking the min
2158                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2159                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2160                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2161                                  * when the watermark is between the low and
2162                                  * min watermarks.
2163                                  */
2164                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2165                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2166                                         goto this_zone_full;
2167
2168                                 continue;
2169                         }
2170                 }
2171
2172 try_this_zone:
2173                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2174                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2175                 if (page) {
2176                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2177                                 goto try_this_zone;
2178                         return page;
2179                 }
2180 this_zone_full:
2181                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2182                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2183         }
2184
2185         /*
2186          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2187          * local node.  However, the local node might have free pages left
2188          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2189          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2190          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2191          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2192          */
2193         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2194                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2195                 if (nr_fair_skipped) {
2196                         zonelist_rescan = true;
2197                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2198                 }
2199                 if (nr_online_nodes > 1)
2200                         zonelist_rescan = true;
2201         }
2202
2203         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2204                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2205                 zlc_active = 0;
2206                 zonelist_rescan = true;
2207         }
2208
2209         if (zonelist_rescan)
2210                 goto zonelist_scan;
2211
2212         return NULL;
2213 }
2214
2215 /*
2216  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2217  * meminfo in irq context.
2218  */
2219 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2220 {
2221         bool ret = false;
2222
2223 #if NODES_SHIFT > 8
2224         ret = in_interrupt();
2225 #endif
2226         return ret;
2227 }
2228
2229 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2230                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2231                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2232
2233 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2234 {
2235         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2236
2237         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2238             debug_guardpage_minorder() > 0)
2239                 return;
2240
2241         /*
2242          * This documents exceptions given to allocations in certain
2243          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2244          * of allowed nodes.
2245          */
2246         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2247                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2248                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2249                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2250         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2251                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2252
2253         if (fmt) {
2254                 struct va_format vaf;
2255                 va_list args;
2256
2257                 va_start(args, fmt);
2258
2259                 vaf.fmt = fmt;
2260                 vaf.va = &args;
2261
2262                 pr_warn("%pV", &vaf);
2263
2264                 va_end(args);
2265         }
2266
2267         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2268                 current->comm, order, gfp_mask);
2269
2270         dump_stack();
2271         if (!should_suppress_show_mem())
2272                 show_mem(filter);
2273 }
2274
2275 static inline int
2276 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2277                                 unsigned long did_some_progress,
2278                                 unsigned long pages_reclaimed)
2279 {
2280         /* Do not loop if specifically requested */
2281         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2282                 return 0;
2283
2284         /* Always retry if specifically requested */
2285         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2286                 return 1;
2287
2288         /*
2289          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2290          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2291          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2292          */
2293         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2294                 return 0;
2295
2296         /*
2297          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2298          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2299          * implementations.
2300          */
2301         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2302                 return 1;
2303
2304         /*
2305          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2306          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2307          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2308          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2309          * allocation still fails, we stop retrying.
2310          */
2311         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2312                 return 1;
2313
2314         return 0;
2315 }
2316
2317 static inline struct page *
2318 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2319         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2320 {
2321         struct page *page;
2322
2323         *did_some_progress = 0;
2324
2325         /*
2326          * Acquire the per-zone oom lock for each zone.  If that
2327          * fails, somebody else is making progress for us.
2328          */
2329         if (!oom_zonelist_trylock(ac->zonelist, gfp_mask)) {
2330                 *did_some_progress = 1;
2331                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2332                 return NULL;
2333         }
2334
2335         /*
2336          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2337          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2338          * we're still under heavy pressure.
2339          */
2340         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2341                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2342         if (page)
2343                 goto out;
2344
2345         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2346                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2347                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2348                         goto out;
2349                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2350                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2351                         goto out;
2352                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2353                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2354                         goto out;
2355                 /* The OOM killer does not compensate for light reclaim */
2356                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
2357                         goto out;
2358                 /*
2359                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2360                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2361                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2362                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2363                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2364                  */
2365                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2366                         goto out;
2367         }
2368         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2369         if (out_of_memory(ac->zonelist, gfp_mask, order, ac->nodemask, false))
2370                 *did_some_progress = 1;
2371 out:
2372         oom_zonelist_unlock(ac->zonelist, gfp_mask);
2373         return page;
2374 }
2375
2376 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2377 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2378 static struct page *
2379 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2380                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2381                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2382                 bool *deferred_compaction)
2383 {
2384         unsigned long compact_result;
2385         struct page *page;
2386
2387         if (!order)
2388                 return NULL;
2389
2390         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2391         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2392                                                 mode, contended_compaction);
2393         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2394
2395         switch (compact_result) {
2396         case COMPACT_DEFERRED:
2397                 *deferred_compaction = true;
2398                 /* fall-through */
2399         case COMPACT_SKIPPED:
2400                 return NULL;
2401         default:
2402                 break;
2403         }
2404
2405         /*
2406          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2407          * count a compaction stall
2408          */
2409         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2410
2411         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2412                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2413
2414         if (page) {
2415                 struct zone *zone = page_zone(page);
2416
2417                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2418                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2419                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2420                 return page;
2421         }
2422
2423         /*
2424          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2425          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2426          */
2427         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2428
2429         cond_resched();
2430
2431         return NULL;
2432 }
2433 #else
2434 static inline struct page *
2435 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2436                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2437                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2438                 bool *deferred_compaction)
2439 {
2440         return NULL;
2441 }
2442 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2443
2444 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2445 static int
2446 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2447                                         const struct alloc_context *ac)
2448 {
2449         struct reclaim_state reclaim_state;
2450         int progress;
2451
2452         cond_resched();
2453
2454         /* We now go into synchronous reclaim */
2455         cpuset_memory_pressure_bump();
2456         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2457         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2458         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2459         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2460
2461         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2462                                                                 ac->nodemask);
2463
2464         current->reclaim_state = NULL;
2465         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2466         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2467
2468         cond_resched();
2469
2470         return progress;
2471 }
2472
2473 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2474 static inline struct page *
2475 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2476                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2477                 unsigned long *did_some_progress)
2478 {
2479         struct page *page = NULL;
2480         bool drained = false;
2481
2482         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2483         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2484                 return NULL;
2485
2486         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2487         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2488                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2489
2490 retry:
2491         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2492                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2493
2494         /*
2495          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2496          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2497          */
2498         if (!page && !drained) {
2499                 drain_all_pages(NULL);
2500                 drained = true;
2501                 goto retry;
2502         }
2503
2504         return page;
2505 }
2506
2507 /*
2508  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2509  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2510  */
2511 static inline struct page *
2512 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2513                                 const struct alloc_context *ac)
2514 {
2515         struct page *page;
2516
2517         do {
2518                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2519                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2520
2521                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2522                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2523                                                                         HZ/50);
2524         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2525
2526         return page;
2527 }
2528
2529 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2530 {
2531         struct zoneref *z;
2532         struct zone *zone;
2533
2534         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2535                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2536                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2537 }
2538
2539 static inline int
2540 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2541 {
2542         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2543         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2544
2545         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2546         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2547
2548         /*
2549          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2550          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2551          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2552          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2553          */
2554         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2555
2556         if (atomic) {
2557                 /*
2558                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2559                  * if it can't schedule.
2560                  */
2561                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2562                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2563                 /*
2564                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2565                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2566                  */
2567                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2568         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2569                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2570
2571         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2572                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2573                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2574                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2575                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2576                 else if (!in_interrupt() &&
2577                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2578                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2579                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2580         }
2581 #ifdef CONFIG_CMA
2582         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2583                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2584 #endif
2585         return alloc_flags;
2586 }
2587
2588 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2589 {
2590         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2591 }
2592
2593 static inline struct page *
2594 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2595                                                 struct alloc_context *ac)
2596 {
2597         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2598         struct page *page = NULL;
2599         int alloc_flags;
2600         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2601         unsigned long did_some_progress;
2602         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2603         bool deferred_compaction = false;
2604         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2605
2606         /*
2607          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2608          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2609          * be using allocators in order of preference for an area that is
2610          * too large.
2611          */
2612         if (order >= MAX_ORDER) {
2613                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2614                 return NULL;
2615         }
2616
2617         /*
2618          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2619          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2620          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2621          * using a larger set of nodes after it has established that the
2622          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2623          * over allocated.
2624          */
2625         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2626             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2627                 goto nopage;
2628
2629 retry:
2630         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2631                 wake_all_kswapds(order, ac);
2632
2633         /*
2634          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2635          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2636          * to how we want to proceed.
2637          */
2638         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2639
2640         /*
2641          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2642          * cpusets.
2643          */
2644         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
2645                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2646                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
2647                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
2648                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2649         }
2650
2651         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2652         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2653                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2654         if (page)
2655                 goto got_pg;
2656
2657         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2658         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2659                 /*
2660                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2661                  * the allocation is high priority and these type of
2662                  * allocations are system rather than user orientated
2663                  */
2664                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2665
2666                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
2667
2668                 if (page) {
2669                         goto got_pg;
2670                 }
2671         }
2672
2673         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2674         if (!wait) {
2675                 /*
2676                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2677                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2678                  * type of allocation to fail.
2679                  */
2680                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2681                 goto nopage;
2682         }
2683
2684         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2685         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2686                 goto nopage;
2687
2688         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2689         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2690                 goto nopage;
2691
2692         /*
2693          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2694          * attempts after direct reclaim are synchronous
2695          */
2696         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2697                                         migration_mode,
2698                                         &contended_compaction,
2699                                         &deferred_compaction);
2700         if (page)
2701                 goto got_pg;
2702
2703         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2704         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2705                 /*
2706                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2707                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2708                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2709                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2710                  * instead of entering direct reclaim.
2711                  */
2712                 if (deferred_compaction)
2713                         goto nopage;
2714
2715                 /*
2716                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2717                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2718                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2719                  * so we fallback to base pages instead.
2720                  */
2721                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2722                         goto nopage;
2723
2724                 /*
2725                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2726                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2727                  * khugepaged trying to collapse.
2728                  */
2729                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2730                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2731                         goto nopage;
2732         }
2733
2734         /*
2735          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2736          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2737          * khugepaged trying to collapse.
2738          */
2739         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2740                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2741                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2742
2743         /* Try direct reclaim and then allocating */
2744         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2745                                                         &did_some_progress);
2746         if (page)
2747                 goto got_pg;
2748
2749         /* Check if we should retry the allocation */
2750         pages_reclaimed += did_some_progress;
2751         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2752                                                 pages_reclaimed)) {
2753                 /*
2754                  * If we fail to make progress by freeing individual
2755                  * pages, but the allocation wants us to keep going,
2756                  * start OOM killing tasks.
2757                  */
2758                 if (!did_some_progress) {
2759                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac,
2760                                                         &did_some_progress);
2761                         if (page)
2762                                 goto got_pg;
2763                         if (!did_some_progress)
2764                                 goto nopage;
2765                 }
2766                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2767                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2768                 goto retry;
2769         } else {
2770                 /*
2771                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2772                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2773                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2774                  */
2775                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2776                                         alloc_flags, ac, migration_mode,
2777                                         &contended_compaction,
2778                                         &deferred_compaction);
2779                 if (page)
2780                         goto got_pg;
2781         }
2782
2783 nopage:
2784         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2785 got_pg:
2786         return page;
2787 }
2788
2789 /*
2790  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2791  */
2792 struct page *
2793 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2794                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2795 {
2796         struct zoneref *preferred_zoneref;
2797         struct page *page = NULL;
2798         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2799         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2800         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
2801         struct alloc_context ac = {
2802                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
2803                 .nodemask = nodemask,
2804                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
2805         };
2806
2807         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2808
2809         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2810
2811         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2812
2813         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2814                 return NULL;
2815
2816         /*
2817          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2818          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2819          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2820          */
2821         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2822                 return NULL;
2823
2824         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2825                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2826
2827 retry_cpuset:
2828         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2829
2830         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
2831         ac.zonelist = zonelist;
2832         /* The preferred zone is used for statistics later */
2833         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
2834                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2835                                 &ac.preferred_zone);
2836         if (!ac.preferred_zone)
2837                 goto out;
2838         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2839
2840         /* First allocation attempt */
2841         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
2842         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
2843         if (unlikely(!page)) {
2844                 /*
2845                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2846                  * can deadlock because I/O on the device might not
2847                  * complete.
2848                  */
2849                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2850
2851                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
2852         }
2853
2854         if (kmemcheck_enabled && page)
2855                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2856
2857         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
2858
2859 out:
2860         /*
2861          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2862          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2863          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2864          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2865          */
2866         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2867                 goto retry_cpuset;
2868
2869         return page;
2870 }
2871 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2872
2873 /*
2874  * Common helper functions.
2875  */
2876 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2877 {
2878         struct page *page;
2879
2880         /*
2881          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2882          * a highmem page
2883          */
2884         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2885
2886         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2887         if (!page)
2888                 return 0;
2889         return (unsigned long) page_address(page);
2890 }
2891 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2892
2893 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2894 {
2895         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2896 }
2897 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2898
2899 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2900 {
2901         if (put_page_testzero(page)) {
2902                 if (order == 0)
2903                         free_hot_cold_page(page, false);
2904                 else
2905                         __free_pages_ok(page, order);
2906         }
2907 }
2908
2909 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2910
2911 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2912 {
2913         if (addr != 0) {
2914                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2915                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2916         }
2917 }
2918
2919 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2920
2921 /*
2922  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2923  * of the current memory cgroup.
2924  *
2925  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2926  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2927  */
2928 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2929 {
2930         struct page *page;
2931         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2932
2933         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2934                 return NULL;
2935         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2936         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2937         return page;
2938 }
2939
2940 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2941 {
2942         struct page *page;
2943         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2944
2945         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2946                 return NULL;
2947         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2948         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2949         return page;
2950 }
2951
2952 /*
2953  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2954  * alloc_kmem_pages.
2955  */
2956 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2957 {
2958         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2959         __free_pages(page, order);
2960 }
2961
2962 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2963 {
2964         if (addr != 0) {
2965                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2966                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2967         }
2968 }
2969
2970 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2971 {
2972         if (addr) {
2973                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2974                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2975
2976                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2977                 while (used < alloc_end) {
2978                         free_page(used);
2979                         used += PAGE_SIZE;
2980                 }
2981         }
2982         return (void *)addr;
2983 }
2984
2985 /**
2986  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2987  * @size: the number of bytes to allocate
2988  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2989  *
2990  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2991  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2992  * allocate memory in power-of-two pages.
2993  *
2994  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2995  *
2996  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2997  */
2998 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2999 {
3000         unsigned int order = get_order(size);
3001         unsigned long addr;
3002
3003         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3004         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3005 }
3006 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3007
3008 /**
3009  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3010  *                         pages on a node.
3011  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3012  * @size: the number of bytes to allocate
3013  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3014  *
3015  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3016  * back.
3017  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3018  * but is not exact.
3019  */
3020 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3021 {
3022         unsigned order = get_order(size);
3023         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3024         if (!p)
3025                 return NULL;
3026         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3027 }
3028
3029 /**
3030  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3031  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3032  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3033  *
3034  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3035  */
3036 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3037 {
3038         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3039         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3040
3041         while (addr < end) {
3042                 free_page(addr);
3043                 addr += PAGE_SIZE;
3044         }
3045 }
3046 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3047
3048 /**
3049  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3050  * @offset: The zone index of the highest zone
3051  *
3052  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3053  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3054  * zone, the number of pages is calculated as:
3055  *     managed_pages - high_pages
3056  */
3057 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3058 {
3059         struct zoneref *z;
3060         struct zone *zone;
3061
3062         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3063         unsigned long sum = 0;
3064
3065         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3066
3067         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3068                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3069                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3070                 if (size > high)
3071                         sum += size - high;
3072         }
3073
3074         return sum;
3075 }
3076
3077 /**
3078  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3079  *
3080  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3081  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3082  */
3083 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3084 {
3085         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3086 }
3087 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3088
3089 /**
3090  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3091  *
3092  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3093  * high watermark within all zones.
3094  */
3095 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3096 {
3097         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3098 }
3099
3100 static inline void show_node(struct zone *zone)
3101 {
3102         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3103                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3104 }
3105
3106 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3107 {
3108         val->totalram = totalram_pages;
3109         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3110         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3111         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3112         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3113         val->freehigh = nr_free_highpages();
3114         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3115 }
3116
3117 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3118
3119 #ifdef CONFIG_NUMA
3120 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3121 {
3122         int zone_type;          /* needs to be signed */
3123         unsigned long managed_pages = 0;
3124         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3125
3126         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3127                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3128         val->totalram = managed_pages;
3129         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3130         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3131 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3132         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3133         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3134                         NR_FREE_PAGES);
3135 #else
3136         val->totalhigh = 0;
3137         val->freehigh = 0;
3138 #endif
3139         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3140 }
3141 #endif
3142
3143 /*
3144  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3145  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3146  */
3147 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3148 {
3149         bool ret = false;
3150         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3151
3152         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3153                 goto out;
3154
3155         do {
3156                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3157                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3158         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3159 out:
3160         return ret;
3161 }
3162
3163 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3164
3165 static void show_migration_types(unsigned char type)
3166 {
3167         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3168                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3169                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3170                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3171                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3172 #ifdef CONFIG_CMA
3173                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3174 #endif
3175 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3176                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3177 #endif
3178         };
3179         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3180         char *p = tmp;
3181         int i;
3182
3183         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3184                 if (type & (1 << i))
3185                         *p++ = types[i];
3186         }
3187
3188         *p = '\0';
3189         printk("(%s) ", tmp);
3190 }
3191
3192 /*
3193  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3194  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3195  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3196  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3197  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3198  */
3199 void show_free_areas(unsigned int filter)
3200 {
3201         int cpu;
3202         struct zone *zone;
3203
3204         for_each_populated_zone(zone) {
3205                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3206                         continue;
3207                 show_node(zone);
3208                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3209
3210                 for_each_online_cpu(cpu) {
3211                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3212
3213                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3214
3215                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3216                                cpu, pageset->pcp.high,
3217                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3218                 }
3219         }
3220
3221         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3222                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3223                 " unevictable:%lu"
3224                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3225                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3226                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3227                 " free_cma:%lu\n",
3228                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3229                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3230                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3231                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3232                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3233                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3234                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3235                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3236                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3237                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3238                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3239                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3240                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3241                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3242                 global_page_state(NR_SHMEM),
3243                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3244                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3245                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3246
3247         for_each_populated_zone(zone) {
3248                 int i;
3249
3250                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3251                         continue;
3252                 show_node(zone);
3253                 printk("%s"
3254                         " free:%lukB"
3255                         " min:%lukB"
3256                         " low:%lukB"
3257                         " high:%lukB"
3258                         " active_anon:%lukB"
3259                         " inactive_anon:%lukB"
3260                         " active_file:%lukB"
3261                         " inactive_file:%lukB"
3262                         " unevictable:%lukB"
3263                         " isolated(anon):%lukB"
3264                         " isolated(file):%lukB"
3265                         " present:%lukB"
3266                         " managed:%lukB"
3267                         " mlocked:%lukB"
3268                         " dirty:%lukB"
3269                         " writeback:%lukB"
3270                         " mapped:%lukB"
3271                         " shmem:%lukB"
3272                         " slab_reclaimable:%lukB"
3273                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3274                         " kernel_stack:%lukB"
3275                         " pagetables:%lukB"
3276                         " unstable:%lukB"
3277                         " bounce:%lukB"
3278                         " free_cma:%lukB"
3279                         " writeback_tmp:%lukB"
3280                         " pages_scanned:%lu"
3281                         " all_unreclaimable? %s"
3282                         "\n",
3283                         zone->name,
3284                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3285                         K(min_wmark_pages(zone)),
3286                         K(low_wmark_pages(zone)),
3287                         K(high_wmark_pages(zone)),
3288                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3289                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3290                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3291                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3292                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3293                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3294                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3295                         K(zone->present_pages),
3296                         K(zone->managed_pages),
3297                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3298                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3299                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3300                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3301                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3302                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3303                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3304                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3305                                 THREAD_SIZE / 1024,
3306                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3307                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3308                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3309                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3310                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3311                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3312                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3313                         );
3314                 printk("lowmem_reserve[]:");
3315                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3316                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3317                 printk("\n");
3318         }
3319
3320         for_each_populated_zone(zone) {
3321                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3322                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3323
3324                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3325                         continue;
3326                 show_node(zone);
3327                 printk("%s: ", zone->name);
3328
3329                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3330                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3331                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3332                         int type;
3333
3334                         nr[order] = area->nr_free;
3335                         total += nr[order] << order;
3336
3337                         types[order] = 0;
3338                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3339                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3340                                         types[order] |= 1 << type;
3341                         }
3342                 }
3343                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3344                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3345                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3346                         if (nr[order])
3347                                 show_migration_types(types[order]);
3348                 }
3349                 printk("= %lukB\n", K(total));
3350         }
3351
3352         hugetlb_show_meminfo();
3353
3354         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3355
3356         show_swap_cache_info();
3357 }
3358
3359 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3360 {
3361         zoneref->zone = zone;
3362         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3363 }
3364
3365 /*
3366  * Builds allocation fallback zone lists.
3367  *
3368  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3369  */
3370 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3371                                 int nr_zones)
3372 {
3373         struct zone *zone;
3374         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3375
3376         do {
3377                 zone_type--;
3378                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3379                 if (populated_zone(zone)) {
3380                         zoneref_set_zone(zone,
3381                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3382                         check_highest_zone(zone_type);
3383                 }
3384         } while (zone_type);
3385
3386         return nr_zones;
3387 }
3388
3389
3390 /*
3391  *  zonelist_order:
3392  *  0 = automatic detection of better ordering.
3393  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3394  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3395  *
3396  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3397  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3398  */
3399 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3400 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3401 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3402
3403 /* zonelist order in the kernel.
3404  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3405  */
3406 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3407 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3408
3409
3410 #ifdef CONFIG_NUMA
3411 /* The value user specified ....changed by config */
3412 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3413 /* string for sysctl */
3414 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3415 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3416
3417 /*
3418  * interface for configure zonelist ordering.
3419  * command line option "numa_zonelist_order"
3420  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3421  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3422  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3423  */
3424
3425 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3426 {
3427         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3428                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3429         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3430                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3431         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3432                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3433         } else {
3434                 printk(KERN_WARNING
3435                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3436                         "%s\n", s);
3437                 return -EINVAL;
3438         }
3439         return 0;
3440 }
3441
3442 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3443 {
3444         int ret;
3445
3446         if (!s)
3447                 return 0;
3448
3449         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3450         if (ret == 0)
3451                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3452
3453         return ret;
3454 }
3455 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3456
3457 /*
3458  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3459  */
3460 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3461                 void __user *buffer, size_t *length,
3462                 loff_t *ppos)
3463 {
3464         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3465         int ret;
3466         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3467
3468         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3469         if (write) {
3470                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3471                         ret = -EINVAL;
3472                         goto out;
3473                 }
3474                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3475         }
3476         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3477         if (ret)
3478                 goto out;
3479         if (write) {
3480                 int oldval = user_zonelist_order;
3481
3482                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3483                 if (ret) {
3484                         /*
3485                          * bogus value.  restore saved string
3486                          */
3487                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3488                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3489                         user_zonelist_order = oldval;
3490                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3491                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3492                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3493                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3494                 }
3495         }
3496 out:
3497         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3498         return ret;
3499 }
3500
3501
3502 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3503 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3504
3505 /**
3506  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3507  * @node: node whose fallback list we're appending
3508  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3509  *
3510  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3511  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3512  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3513  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3514  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3515  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3516  * on them otherwise.
3517  * It returns -1 if no node is found.
3518  */
3519 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3520 {
3521         int n, val;
3522         int min_val = INT_MAX;
3523         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3524         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3525
3526         /* Use the local node if we haven't already */
3527         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3528                 node_set(node, *used_node_mask);
3529                 return node;
3530         }
3531
3532         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3533
3534                 /* Don't want a node to appear more than once */
3535                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3536                         continue;
3537
3538                 /* Use the distance array to find the distance */
3539                 val = node_distance(node, n);
3540
3541                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3542                 val += (n < node);
3543
3544                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3545                 tmp = cpumask_of_node(n);
3546                 if (!cpumask_empty(tmp))
3547                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3548
3549                 /* Slight preference for less loaded node */
3550                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3551                 val += node_load[n];
3552
3553                 if (val < min_val) {
3554                         min_val = val;
3555                         best_node = n;
3556                 }
3557         }
3558
3559         if (best_node >= 0)
3560                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3561
3562         return best_node;
3563 }
3564
3565
3566 /*
3567  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3568  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3569  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3570  */
3571 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3572 {
3573         int j;
3574         struct zonelist *zonelist;
3575
3576         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3577         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3578                 ;
3579         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3580         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3581         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3582 }
3583
3584 /*
3585  * Build gfp_thisnode zonelists
3586  */
3587 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3588 {
3589         int j;
3590         struct zonelist *zonelist;
3591
3592         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3593         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3594         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3595         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3596 }
3597
3598 /*
3599  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3600  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3601  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3602  * may still exist in local DMA zone.
3603  */
3604 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3605
3606 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3607 {
3608         int pos, j, node;
3609         int zone_type;          /* needs to be signed */
3610         struct zone *z;
3611         struct zonelist *zonelist;
3612
3613         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3614         pos = 0;
3615         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3616                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3617                         node = node_order[j];
3618                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3619                         if (populated_zone(z)) {
3620                                 zoneref_set_zone(z,
3621                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3622                                 check_highest_zone(zone_type);
3623                         }
3624                 }
3625         }
3626         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3627         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3628 }
3629
3630 #if defined(CONFIG_64BIT)
3631 /*
3632  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3633  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3634  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3635  */
3636 static int default_zonelist_order(void)
3637 {
3638         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3639 }
3640 #else
3641 /*
3642  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3643  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3644  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3645  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3646  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3647  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3648  */
3649 static int default_zonelist_order(void)
3650 {
3651         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3652 }
3653 #endif /* CONFIG_64BIT */
3654
3655 static void set_zonelist_order(void)
3656 {
3657         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3658                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3659         else
3660                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3661 }
3662
3663 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3664 {
3665         int j, node, load;
3666         enum zone_type i;
3667         nodemask_t used_mask;
3668         int local_node, prev_node;
3669         struct zonelist *zonelist;
3670         int order = current_zonelist_order;
3671
3672         /* initialize zonelists */
3673         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3674                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3675                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3676                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3677         }
3678
3679         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3680         local_node = pgdat->node_id;
3681         load = nr_online_nodes;
3682         prev_node = local_node;
3683         nodes_clear(used_mask);
3684
3685         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3686         j = 0;
3687
3688         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3689                 /*
3690                  * We don't want to pressure a particular node.
3691                  * So adding penalty to the first node in same
3692                  * distance group to make it round-robin.
3693                  */
3694                 if (node_distance(local_node, node) !=
3695                     node_distance(local_node, prev_node))
3696                         node_load[node] = load;
3697
3698                 prev_node = node;
3699                 load--;
3700                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3701                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3702                 else
3703                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3704         }
3705
3706         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3707                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3708                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3709         }
3710
3711         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3712 }
3713
3714 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3715 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3716 {
3717         struct zonelist *zonelist;
3718         struct zonelist_cache *zlc;
3719         struct zoneref *z;
3720
3721         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3722         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3723         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3724         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3725                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3726 }
3727
3728 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3729 /*
3730  * Return node id of node used for "local" allocations.
3731  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3732  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3733  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3734  */
3735 int local_memory_node(int node)
3736 {
3737         struct zone *zone;
3738
3739         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3740                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3741                                    NULL,
3742                                    &zone);
3743         return zone->node;
3744 }
3745 #endif
3746
3747 #else   /* CONFIG_NUMA */
3748
3749 static void set_zonelist_order(void)
3750 {
3751         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3752 }
3753
3754 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3755 {
3756         int node, local_node;
3757         enum zone_type j;
3758         struct zonelist *zonelist;
3759
3760         local_node = pgdat->node_id;
3761
3762         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3763         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3764
3765         /*
3766          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3767          * of all the other nodes.
3768          * We don't want to pressure a particular node, so when
3769          * building the zones for node N, we make sure that the
3770          * zones coming right after the local ones are those from
3771          * node N+1 (modulo N)
3772          */
3773         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3774                 if (!node_online(node))
3775                         continue;
3776                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3777         }
3778         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3779                 if (!node_online(node))
3780                         continue;
3781                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3782         }
3783
3784         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3785         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3786 }
3787
3788 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3789 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3790 {
3791         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3792 }
3793
3794 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3795
3796 /*
3797  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3798  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3799  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3800  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3801  * with interrupts disabled.
3802  *
3803  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3804  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3805  * hotplugged processors.
3806  *
3807  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3808  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3809  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3810  */
3811 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3812 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3813 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3814
3815 /*
3816  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3817  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3818  */
3819 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3820
3821 /* return values int ....just for stop_machine() */
3822 static int __build_all_zonelists(void *data)
3823 {
3824         int nid;
3825         int cpu;
3826         pg_data_t *self = data;
3827
3828 #ifdef CONFIG_NUMA
3829         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3830 #endif
3831
3832         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3833                 build_zonelists(self);
3834                 build_zonelist_cache(self);
3835         }
3836
3837         for_each_online_node(nid) {
3838                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3839
3840                 build_zonelists(pgdat);
3841                 build_zonelist_cache(pgdat);
3842         }
3843
3844         /*
3845          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3846          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3847          * each zone will be allocated later when the per cpu
3848          * allocator is available.
3849          *
3850          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3851          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3852          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3853          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3854          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3855          * (a chicken-egg dilemma).
3856          */
3857         for_each_possible_cpu(cpu) {
3858                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3859
3860 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3861                 /*
3862                  * We now know the "local memory node" for each node--
3863                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3864                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3865                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3866                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3867                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3868                  */
3869                 if (cpu_online(cpu))
3870                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3871 #endif
3872         }
3873
3874         return 0;
3875 }
3876
3877 static noinline void __init
3878 build_all_zonelists_init(void)
3879 {
3880         __build_all_zonelists(NULL);
3881         mminit_verify_zonelist();
3882         cpuset_init_current_mems_allowed();
3883 }
3884
3885 /*
3886  * Called with zonelists_mutex held always
3887  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3888  *
3889  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
3890  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
3891  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
3892  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
3893  */
3894 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3895 {
3896         set_zonelist_order();
3897
3898         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3899                 build_all_zonelists_init();
3900         } else {
3901 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3902                 if (zone)
3903                         setup_zone_pageset(zone);
3904 #endif
3905                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3906                    of zonelist */
3907                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3908                 /* cpuset refresh routine should be here */
3909         }
3910         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3911         /*
3912          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3913          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3914          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3915          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3916          * disabled and enable it later
3917          */
3918         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3919                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3920         else
3921                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3922
3923         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3924                 "Total pages: %ld\n",
3925                         nr_online_nodes,
3926                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3927                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3928                         vm_total_pages);
3929 #ifdef CONFIG_NUMA
3930         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3931 #endif
3932 }
3933
3934 /*
3935  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3936  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3937  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3938  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3939  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3940  * conservative, even though it seems large.
3941  *
3942  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3943  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3944  */
3945 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3946
3947 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3948 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3949 {
3950         unsigned long size = 1;
3951
3952         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3953
3954         while (size < pages)
3955                 size <<= 1;
3956
3957         /*
3958          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3959          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3960          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3961          */
3962         size = min(size, 4096UL);
3963
3964         return max(size, 4UL);
3965 }
3966 #else
3967 /*
3968  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3969  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3970  *
3971  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3972  *
3973  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3974  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3975  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3976  *
3977  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3978  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3979  *
3980  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3981  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3982  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3983  */
3984 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3985 {
3986         return 4096UL;
3987 }
3988 #endif
3989
3990 /*
3991  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3992  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3993  * hash function before the remainder is taken.
3994  */
3995 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3996 {
3997         return ffz(~size);
3998 }
3999
4000 /*
4001  * Check if a pageblock contains reserved pages
4002  */
4003 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4004 {
4005         unsigned long pfn;
4006
4007         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4008                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4009                         return 1;
4010         }
4011         return 0;
4012 }
4013
4014 /*
4015  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4016  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4017  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4018  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4019  * blocks as reclaim kicks in
4020  */
4021 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4022 {
4023         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4024         struct page *page;
4025         unsigned long block_migratetype;
4026         int reserve;
4027         int old_reserve;
4028
4029         /*
4030          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4031          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4032          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4033          * the block.
4034          */
4035         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4036         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4037         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4038         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4039                                                         pageblock_order;
4040
4041         /*
4042          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4043          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4044          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4045          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4046          * future allocation of hugepages at runtime.
4047          */
4048         reserve = min(2, reserve);
4049         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4050
4051         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4052         if (reserve == old_reserve)
4053                 return;
4054         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4055
4056         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4057                 if (!pfn_valid(pfn))
4058                         continue;
4059                 page = pfn_to_page(pfn);
4060
4061                 /* Watch out for overlapping nodes */
4062                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4063                         continue;
4064
4065                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4066
4067                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4068                 if (reserve > 0) {
4069                         /*
4070                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4071                          * them.
4072                          */
4073                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4074                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4075                                 continue;
4076
4077                         /* If this block is reserved, account for it */
4078                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4079                                 reserve--;
4080                                 continue;
4081                         }
4082
4083                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4084                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4085                                 set_pageblock_migratetype(page,
4086                                                         MIGRATE_RESERVE);
4087                                 move_freepages_block(zone, page,
4088                                                         MIGRATE_RESERVE);
4089                                 reserve--;
4090                                 continue;
4091                         }
4092                 } else if (!old_reserve) {
4093                         /*
4094                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4095                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4096                          */
4097                         break;
4098                 }
4099
4100                 /*
4101                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4102                  * take it back
4103                  */
4104                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4105                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4106                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4107                 }
4108         }
4109 }
4110
4111 /*
4112  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4113  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4114  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4115  */
4116 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4117                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4118 {
4119         struct page *page;
4120         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4121         unsigned long pfn;
4122         struct zone *z;
4123
4124         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4125                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4126
4127         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4128         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4129                 /*
4130                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4131                  * handed to this function.  They do not
4132                  * exist on hotplugged memory.
4133                  */
4134                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4135                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4136                                 continue;
4137                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4138                                 continue;
4139                 }
4140                 page = pfn_to_page(pfn);
4141                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4142                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4143                 init_page_count(page);
4144                 page_mapcount_reset(page);
4145                 page_cpupid_reset_last(page);
4146                 SetPageReserved(page);
4147                 /*
4148                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4149                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4150                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4151                  * the address space during boot when many long-lived
4152                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4153                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4154                  * setup_zone_migrate_reserve()
4155                  *
4156                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4157                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4158                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4159                  * pfn out of zone.
4160                  */
4161                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4162                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4163                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4164                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4165
4166                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4167 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4168                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4169                 if (!is_highmem_idx(zone))
4170                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4171 #endif
4172         }
4173 }
4174
4175 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4176 {
4177         unsigned int order, t;
4178         for_each_migratetype_order(order, t) {
4179                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4180                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4181         }
4182 }
4183
4184 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4185 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4186         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4187 #endif
4188
4189 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4190 {
4191 #ifdef CONFIG_MMU
4192         int batch;
4193
4194         /*
4195          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4196          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4197          *
4198          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4199          */
4200         batch = zone->managed_pages / 1024;
4201         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4202                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4203         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4204         if (batch < 1)
4205                 batch = 1;
4206
4207         /*
4208          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4209          * of 2 value was found to be more likely to have
4210          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4211          *
4212          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4213          * batches of pages, one task can end up with a lot
4214          * of pages of one half of the possible page colors
4215          * and the other with pages of the other colors.
4216          */
4217         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4218
4219         return batch;
4220
4221 #else
4222         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4223          * conditions.
4224          *
4225          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4226          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4227          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4228          *
4229          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4230          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4231          * can be a significant delay between the individual batches being
4232          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4233          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4234          */
4235         return 0;
4236 #endif
4237 }
4238
4239 /*
4240  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4241  * ->batch must never be higher then ->high.
4242  * The following function updates them in a safe manner without read side
4243  * locking.
4244  *
4245  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4246  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4247  *
4248  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4249  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4250  * exist).
4251  */
4252 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4253                 unsigned long batch)
4254 {
4255        /* start with a fail safe value for batch */
4256         pcp->batch = 1;
4257         smp_wmb();
4258
4259        /* Update high, then batch, in order */
4260         pcp->high = high;
4261         smp_wmb();
4262
4263         pcp->batch = batch;
4264 }
4265
4266 /* a companion to pageset_set_high() */
4267 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4268 {
4269         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4270 }
4271
4272 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4273 {
4274         struct per_cpu_pages *pcp;
4275         int migratetype;
4276
4277         memset(p, 0, sizeof(*p));
4278
4279         pcp = &p->pcp;
4280         pcp->count = 0;
4281         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4282                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4283 }
4284
4285 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4286 {
4287         pageset_init(p);
4288         pageset_set_batch(p, batch);
4289 }
4290
4291 /*
4292  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4293  * to the value high for the pageset p.
4294  */
4295 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4296                                 unsigned long high)
4297 {
4298         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4299         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4300                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4301
4302         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4303 }
4304
4305 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4306                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4307 {
4308         if (percpu_pagelist_fraction)
4309                 pageset_set_high(pcp,
4310                         (zone->managed_pages /
4311                                 percpu_pagelist_fraction));
4312         else
4313                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4314 }
4315
4316 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4317 {
4318         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4319
4320         pageset_init(pcp);
4321         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4322 }
4323
4324 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4325 {
4326         int cpu;
4327         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4328         for_each_possible_cpu(cpu)
4329                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4330 }
4331
4332 /*
4333  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4334  * Before this call only boot pagesets were available.
4335  */
4336 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4337 {
4338         struct zone *zone;
4339
4340         for_each_populated_zone(zone)
4341                 setup_zone_pageset(zone);
4342 }
4343
4344 static noinline __init_refok
4345 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4346 {
4347         int i;
4348         size_t alloc_size;
4349
4350         /*
4351          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4352          * per zone.
4353          */
4354         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4355                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4356         zone->wait_table_bits =
4357                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4358         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4359                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4360
4361         if (!slab_is_available()) {
4362                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4363                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4364                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4365         } else {
4366                 /*
4367                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4368                  * via memory hot-add.
4369                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4370                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4371                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4372                  * node itself as well.
4373                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4374                  * necessary.
4375                  */
4376                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4377         }
4378         if (!zone->wait_table)
4379                 return -ENOMEM;
4380
4381         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4382                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4383
4384         return 0;
4385 }
4386
4387 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4388 {
4389         /*
4390          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4391          * relies on the ability of the linker to provide the
4392          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4393          */
4394         zone->pageset = &boot_pageset;
4395
4396         if (populated_zone(zone))
4397                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4398                         zone->name, zone->present_pages,
4399                                          zone_batchsize(zone));
4400 }
4401
4402 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4403                                         unsigned long zone_start_pfn,
4404                                         unsigned long size,
4405                                         enum memmap_context context)
4406 {
4407         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4408         int ret;
4409         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4410         if (ret)
4411                 return ret;
4412         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4413
4414         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4415
4416         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4417                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4418                         pgdat->node_id,
4419                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4420                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4421
4422         zone_init_free_lists(zone);
4423
4424         return 0;
4425 }
4426
4427 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4428 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4429 /*
4430  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4431  */
4432 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4433 {
4434         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4435         int nid;
4436         /*
4437          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4438          * when the kernel is running single-threaded.
4439          */
4440         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4441         static int __meminitdata last_nid;
4442
4443         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4444                 return last_nid;
4445
4446         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4447         if (nid != -1) {
4448                 last_start_pfn = start_pfn;
4449                 last_end_pfn = end_pfn;
4450                 last_nid = nid;
4451         }
4452
4453         return nid;
4454 }
4455 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4456
4457 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4458 {
4459         int nid;
4460
4461         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4462         if (nid >= 0)
4463                 return nid;
4464         /* just returns 0 */
4465         return 0;
4466 }
4467
4468 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4469 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4470 {
4471         int nid;
4472
4473         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4474         if (nid >= 0 && nid != node)
4475                 return false;
4476         return true;
4477 }
4478 #endif
4479
4480 /**
4481  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4482  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4483  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4484  *
4485  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4486  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4487  * memblock_free_early_nid() manually.
4488  */
4489 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4490 {
4491         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4492         int i, this_nid;
4493
4494         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4495                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4496                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4497
4498                 if (start_pfn < end_pfn)
4499                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4500                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4501                                         this_nid);
4502         }
4503 }
4504
4505 /**
4506  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4507  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4508  *
4509  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4510  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4511  */
4512 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4513 {
4514         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4515         int i, this_nid;
4516
4517         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4518                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4519 }
4520
4521 /**
4522  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4523  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4524  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4525  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4526  *
4527  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4528  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4529  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4530  * PFNs will be 0.
4531  */
4532 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4533                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4534 {
4535         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4536         int i;
4537
4538         *start_pfn = -1UL;
4539         *end_pfn = 0;
4540
4541         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4542                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4543                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4544         }
4545
4546         if (*start_pfn == -1UL)
4547                 *start_pfn = 0;
4548 }
4549
4550 /*
4551  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4552  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4553  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4554  */
4555 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4556 {
4557         int zone_index;
4558         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4559                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4560                         continue;
4561
4562                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4563                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4564                         break;
4565         }
4566
4567         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4568         movable_zone = zone_index;
4569 }
4570
4571 /*
4572  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4573  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4574  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4575  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4576  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4577  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4578  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4579  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4580  */
4581 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4582                                         unsigned long zone_type,
4583                                         unsigned long node_start_pfn,
4584                                         unsigned long node_end_pfn,
4585                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4586                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4587 {
4588         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4589         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4590                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4591                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4592                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4593                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4594                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4595
4596                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4597                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4598                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4599                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4600
4601                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4602                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4603                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4604         }
4605 }
4606
4607 /*
4608  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4609  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4610  */
4611 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4612                                         unsigned long zone_type,
4613                                         unsigned long node_start_pfn,
4614                                         unsigned long node_end_pfn,
4615                                         unsigned long *ignored)
4616 {
4617         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4618
4619         /* Get the start and end of the zone */
4620         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4621         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4622         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4623                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4624                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4625
4626         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4627         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4628                 return 0;
4629
4630         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4631         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4632         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4633
4634         /* Return the spanned pages */
4635         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4636 }
4637
4638 /*
4639  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4640  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4641  */
4642 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4643                                 unsigned long range_start_pfn,
4644                                 unsigned long range_end_pfn)
4645 {
4646         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4647         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4648         int i;
4649
4650         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4651                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4652                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4653                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4654         }
4655         return nr_absent;
4656 }
4657
4658 /**
4659  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4660  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4661  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4662  *
4663  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4664  */
4665 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4666                                                         unsigned long end_pfn)
4667 {
4668         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4669 }
4670
4671 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4672 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4673                                         unsigned long zone_type,
4674                                         unsigned long node_start_pfn,
4675                                         unsigned long node_end_pfn,
4676                                         unsigned long *ignored)
4677 {
4678         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4679         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4680         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4681
4682         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4683         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4684
4685         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4686                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4687                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4688         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4689 }
4690
4691 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4692 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4693                                         unsigned long zone_type,
4694                                         unsigned long node_start_pfn,
4695                                         unsigned long node_end_pfn,
4696                                         unsigned long *zones_size)
4697 {
4698         return zones_size[zone_type];
4699 }
4700
4701 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4702                                                 unsigned long zone_type,
4703                                                 unsigned long node_start_pfn,
4704                                                 unsigned long node_end_pfn,
4705                                                 unsigned long *zholes_size)
4706 {
4707         if (!zholes_size)
4708                 return 0;
4709
4710         return zholes_size[zone_type];
4711 }
4712
4713 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4714
4715 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4716                                                 unsigned long node_start_pfn,
4717                                                 unsigned long node_end_pfn,
4718                                                 unsigned long *zones_size,
4719                                                 unsigned long *zholes_size)
4720 {
4721         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4722         enum zone_type i;
4723
4724         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4725                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4726                                                          node_start_pfn,
4727                                                          node_end_pfn,
4728                                                          zones_size);
4729         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4730
4731         realtotalpages = totalpages;
4732         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4733                 realtotalpages -=
4734                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4735                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4736                                                   zholes_size);
4737         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4738         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4739                                                         realtotalpages);
4740 }
4741
4742 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4743 /*
4744  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4745  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4746  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4747  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4748  * bytes.
4749  */
4750 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4751 {
4752         unsigned long usemapsize;
4753
4754         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4755         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4756         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4757         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4758         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4759
4760         return usemapsize / 8;
4761 }
4762
4763 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4764                                 struct zone *zone,
4765                                 unsigned long zone_start_pfn,
4766                                 unsigned long zonesize)
4767 {
4768         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4769         zone->pageblock_flags = NULL;
4770         if (usemapsize)
4771                 zone->pageblock_flags =
4772                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4773                                                          pgdat->node_id);
4774 }
4775 #else
4776 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4777                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4778 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4779
4780 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4781
4782 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4783 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4784 {
4785         unsigned int order;
4786
4787         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4788         if (pageblock_order)
4789                 return;
4790
4791         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4792                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4793         else
4794                 order = MAX_ORDER - 1;
4795
4796         /*
4797          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4798          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4799          * powerpc.
4800          */
4801         pageblock_order = order;
4802 }
4803 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4804
4805 /*
4806  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4807  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4808  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4809  * the kernel config
4810  */
4811 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4812 {
4813 }
4814
4815 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4816
4817 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4818                                                    unsigned long present_pages)
4819 {
4820         unsigned long pages = spanned_pages;
4821
4822         /*
4823          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4824          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4825          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4826          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4827          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4828          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4829          */
4830         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4831             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4832                 pages = present_pages;
4833
4834         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4835 }
4836
4837 /*
4838  * Set up the zone data structures:
4839  *   - mark all pages reserved
4840  *   - mark all memory queues empty
4841  *   - clear the memory bitmaps
4842  *
4843  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4844  */
4845 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4846                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4847                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4848 {
4849         enum zone_type j;
4850         int nid = pgdat->node_id;
4851         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4852         int ret;
4853
4854         pgdat_resize_init(pgdat);
4855 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4856         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4857         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4858         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4859 #endif
4860         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4861         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4862         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4863
4864         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4865                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4866                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4867
4868                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4869                                                   node_end_pfn, zones_size);
4870                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4871                                                                 node_start_pfn,
4872                                                                 node_end_pfn,
4873                                                                 zholes_size);
4874
4875                 /*
4876                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4877                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4878                  * and per-cpu initialisations
4879                  */
4880                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4881                 if (!is_highmem_idx(j)) {
4882                         if (freesize >= memmap_pages) {
4883                                 freesize -= memmap_pages;
4884                                 if (memmap_pages)
4885                                         printk(KERN_DEBUG
4886                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4887                                                zone_names[j], memmap_pages);
4888                         } else
4889                                 printk(KERN_WARNING
4890                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4891                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4892                 }
4893
4894                 /* Account for reserved pages */
4895                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4896                         freesize -= dma_reserve;
4897                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4898                                         zone_names[0], dma_reserve);
4899                 }
4900
4901                 if (!is_highmem_idx(j))
4902                         nr_kernel_pages += freesize;
4903                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4904                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4905                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4906                 nr_all_pages += freesize;
4907
4908                 zone->spanned_pages = size;
4909                 zone->present_pages = realsize;
4910                 /*
4911                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4912                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4913                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4914                  */
4915                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4916 #ifdef CONFIG_NUMA
4917                 zone->node = nid;
4918                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4919                                                 / 100;
4920                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4921 #endif
4922                 zone->name = zone_names[j];
4923                 spin_lock_init(&zone->lock);
4924                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4925                 zone_seqlock_init(zone);
4926                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4927                 zone_pcp_init(zone);
4928
4929                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4930                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4931
4932                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4933                 if (!size)
4934                         continue;
4935
4936                 set_pageblock_order();
4937                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4938                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4939                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4940                 BUG_ON(ret);
4941                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4942                 zone_start_pfn += size;
4943         }
4944 }
4945
4946 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4947 {
4948         /* Skip empty nodes */
4949         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4950                 return;
4951
4952 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4953         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4954         if (!pgdat->node_mem_map) {
4955                 unsigned long size, start, end;
4956                 struct page *map;
4957
4958                 /*
4959                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4960                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4961                  * for the buddy allocator to function correctly.
4962                  */
4963                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4964                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4965                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4966                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4967                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4968                 if (!map)
4969                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4970                                                                pgdat->node_id);
4971                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4972         }
4973 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4974         /*
4975          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4976          */
4977         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4978                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4979 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4980                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4981                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4982 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4983         }
4984 #endif
4985 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4986 }
4987
4988 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4989                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4990 {
4991         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4992         unsigned long start_pfn = 0;
4993         unsigned long end_pfn = 0;
4994
4995         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4996         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4997
4998         pgdat->node_id = nid;
4999         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5000 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5001         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5002         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5003                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5004 #endif
5005         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5006                                   zones_size, zholes_size);
5007
5008         alloc_node_mem_map(pgdat);
5009 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5010         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5011                 nid, (unsigned long)pgdat,
5012                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5013 #endif
5014
5015         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5016                             zones_size, zholes_size);
5017 }
5018
5019 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5020
5021 #if MAX_NUMNODES > 1
5022 /*
5023  * Figure out the number of possible node ids.
5024  */
5025 void __init setup_nr_node_ids(void)
5026 {
5027         unsigned int node;
5028         unsigned int highest = 0;
5029
5030         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5031                 highest = node;
5032         nr_node_ids = highest + 1;
5033 }
5034 #endif
5035
5036 /**
5037  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5038  *
5039  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5040  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5041  * all the nodes.
5042  *
5043  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5044  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5045  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5046  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5047  *
5048  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5049  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5050  * populated node map.
5051  *
5052  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5053  * requirement (single node).
5054  */
5055 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5056 {
5057         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5058         unsigned long start, end, mask;
5059         int last_nid = -1;
5060         int i, nid;
5061
5062         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5063                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5064                         last_nid = nid;
5065                         last_end = end;
5066                         continue;
5067                 }
5068
5069                 /*
5070                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5071                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5072                  * too coarse to separate the current node from the last.
5073                  */
5074                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5075                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5076                         mask <<= 1;
5077
5078                 /* accumulate all internode masks */
5079                 accl_mask |= mask;
5080         }
5081
5082         /* convert mask to number of pages */
5083         return ~accl_mask + 1;
5084 }
5085
5086 /* Find the lowest pfn for a node */
5087 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5088 {
5089         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5090         unsigned long start_pfn;
5091         int i;
5092
5093         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5094                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5095
5096         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5097                 printk(KERN_WARNING
5098                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5099                 return 0;
5100         }
5101
5102         return min_pfn;
5103 }
5104
5105 /**
5106  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5107  *
5108  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5109  * memblock_set_node().
5110  */
5111 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5112 {
5113         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5114 }
5115
5116 /*
5117  * early_calculate_totalpages()
5118  * Sum pages in active regions for movable zone.
5119  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5120  */
5121 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5122 {
5123         unsigned long totalpages = 0;
5124         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5125         int i, nid;
5126
5127         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5128                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5129
5130                 totalpages += pages;
5131                 if (pages)
5132                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5133         }
5134         return totalpages;
5135 }
5136
5137 /*
5138  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5139  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5140  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5141  * others
5142  */
5143 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5144 {
5145         int i, nid;
5146         unsigned long usable_startpfn;
5147         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5148         /* save the state before borrow the nodemask */
5149         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5150         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5151         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5152         struct memblock_region *r;
5153
5154         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5155         find_usable_zone_for_movable();
5156
5157         /*
5158          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5159          * options.
5160          */
5161         if (movable_node_is_enabled()) {
5162                 for_each_memblock(memory, r) {
5163                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5164                                 continue;
5165
5166                         nid = r->nid;
5167
5168                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5169                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5170                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5171                                 usable_startpfn;
5172                 }
5173
5174                 goto out2;
5175         }
5176
5177         /*
5178          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5179          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5180          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5181          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5182          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5183          * what movablecore would have allowed.
5184          */
5185         if (required_movablecore) {
5186                 unsigned long corepages;
5187
5188                 /*
5189                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5190                  * was requested by the user
5191                  */
5192                 required_movablecore =
5193                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5194                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5195
5196                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5197         }
5198
5199         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5200         if (!required_kernelcore)
5201                 goto out;
5202
5203         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5204         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5205
5206 restart:
5207         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5208         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5209         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5210                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5211
5212                 /*
5213                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5214                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5215                  * amount of memory for the kernel
5216                  */
5217                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5218                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5219
5220                 /*
5221                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5222                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5223                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5224                  */
5225                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5226
5227                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5228                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5229                         unsigned long size_pages;
5230
5231                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5232                         if (start_pfn >= end_pfn)
5233                                 continue;
5234
5235                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5236                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5237                                 unsigned long kernel_pages;
5238                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5239                                                                 - start_pfn;
5240
5241                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5242                                                         kernelcore_remaining);
5243                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5244                                                         required_kernelcore);
5245
5246                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5247                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5248
5249                                         /*
5250                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5251                                          * that if we have to rebalance
5252                                          * kernelcore across nodes, we will
5253                                          * not double account here
5254                                          */
5255                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5256                                         continue;
5257                                 }
5258                                 start_pfn = usable_startpfn;
5259                         }
5260
5261                         /*
5262                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5263                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5264                          * number of pages used as kernelcore
5265                          */
5266                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5267                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5268                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5269                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5270
5271                         /*
5272                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5273                          * break if the kernelcore for this node has been
5274                          * satisfied
5275                          */
5276                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5277                                                                 size_pages);
5278                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5279                         if (!kernelcore_remaining)
5280                                 break;
5281                 }
5282         }
5283
5284         /*
5285          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5286          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5287          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5288          * satisfied
5289          */
5290         usable_nodes--;
5291         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5292                 goto restart;
5293
5294 out2:
5295         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5296         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5297                 zone_movable_pfn[nid] =
5298                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5299
5300 out:
5301         /* restore the node_state */
5302         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5303 }
5304
5305 /* Any regular or high memory on that node ? */
5306 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5307 {
5308         enum zone_type zone_type;
5309
5310         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5311                 return;
5312
5313         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5314                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5315                 if (populated_zone(zone)) {
5316                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5317                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5318                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5319                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5320                         break;
5321                 }
5322         }
5323 }
5324
5325 /**
5326  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5327  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5328  *
5329  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5330  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5331  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5332  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5333  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5334  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5335  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5336  * at arch_max_dma_pfn.
5337  */
5338 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5339 {
5340         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5341         int i, nid;
5342
5343         /* Record where the zone boundaries are */
5344         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5345                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5346         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5347                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5348         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5349         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5350         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5351                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5352                         continue;
5353                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5354                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5355                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5356                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5357         }
5358         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5359         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5360
5361         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5362         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5363         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5364
5365         /* Print out the zone ranges */
5366         pr_info("Zone ranges:\n");
5367         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5368                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5369                         continue;
5370                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5371                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5372                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5373                         pr_cont("empty\n");
5374                 else
5375                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5376                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5377                                         << PAGE_SHIFT,
5378                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5379                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5380         }
5381
5382         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5383         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5384         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5385                 if (zone_movable_pfn[i])
5386                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5387                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5388         }
5389
5390         /* Print out the early node map */
5391         pr_info("Early memory node ranges\n");
5392         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5393                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5394                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5395                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5396
5397         /* Initialise every node */
5398         mminit_verify_pageflags_layout();
5399         setup_nr_node_ids();
5400         for_each_online_node(nid) {
5401                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5402                 free_area_init_node(nid, NULL,
5403                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5404
5405                 /* Any memory on that node */
5406                 if (pgdat->node_present_pages)
5407                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5408                 check_for_memory(pgdat, nid);
5409         }
5410 }
5411
5412 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5413 {
5414         unsigned long long coremem;
5415         if (!p)
5416                 return -EINVAL;
5417
5418         coremem = memparse(p, &p);
5419         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5420
5421         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5422         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5423
5424         return 0;
5425 }
5426
5427 /*
5428  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5429  * cannot be reclaimed or migrated.
5430  */
5431 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5432 {
5433         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5434 }
5435
5436 /*
5437  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5438  * can be reclaimed or migrated.
5439  */
5440 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5441 {
5442         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5443 }
5444
5445 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5446 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5447
5448 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5449
5450 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5451 {
5452         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5453         page_zone(page)->managed_pages += count;
5454         totalram_pages += count;
5455 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5456         if (PageHighMem(page))
5457                 totalhigh_pages += count;
5458 #endif
5459         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5460 }
5461 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5462
5463 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5464 {
5465         void *pos;
5466         unsigned long pages = 0;
5467
5468         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5469         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5470         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5471                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5472                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5473                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5474         }
5475
5476         if (pages && s)
5477                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5478                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5479
5480         return pages;
5481 }
5482 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5483
5484 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5485 void free_highmem_page(struct page *page)
5486 {
5487         __free_reserved_page(page);
5488         totalram_pages++;
5489         page_zone(page)->managed_pages++;
5490         totalhigh_pages++;
5491 }
5492 #endif
5493
5494
5495 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5496 {
5497         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5498         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5499
5500         physpages = get_num_physpages();
5501         codesize = _etext - _stext;
5502         datasize = _edata - _sdata;
5503         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5504         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5505         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5506         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5507
5508         /*
5509          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5510          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5511          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5512          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5513          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5514          */
5515 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5516         do { \
5517                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5518                         size -= adj; \
5519         } while (0)
5520
5521         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5522                      _sinittext, init_code_size);
5523         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5524         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5525         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5526         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5527
5528 #undef  adj_init_size
5529
5530         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5531                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5532                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5533 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5534                ", %luK highmem"
5535 #endif
5536                "%s%s)\n",
5537                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5538                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5539                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5540                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5541                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5542 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5543                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5544 #endif
5545                str ? ", " : "", str ? str : "");
5546 }
5547
5548 /**
5549  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5550  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5551  *
5552  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5553  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5554  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5555  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5556  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5557  * smaller per-cpu batchsize.
5558  */
5559 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5560 {
5561         dma_reserve = new_dma_reserve;
5562 }
5563
5564 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5565 {
5566         free_area_init_node(0, zones_size,
5567                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5568 }
5569
5570 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5571                                  unsigned long action, void *hcpu)
5572 {
5573         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5574
5575         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5576                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5577                 drain_pages(cpu);
5578
5579                 /*
5580                  * Spill the event counters of the dead processor
5581                  * into the current processors event counters.
5582                  * This artificially elevates the count of the current
5583                  * processor.
5584                  */
5585                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5586
5587                 /*
5588                  * Zero the differential counters of the dead processor
5589                  * so that the vm statistics are consistent.
5590                  *
5591                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5592                  * race with what we are doing.
5593                  */
5594                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5595         }
5596         return NOTIFY_OK;
5597 }
5598
5599 void __init page_alloc_init(void)
5600 {
5601         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5602 }
5603
5604 /*
5605  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5606  *      or min_free_kbytes changes.
5607  */
5608 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5609 {
5610         struct pglist_data *pgdat;
5611         unsigned long reserve_pages = 0;
5612         enum zone_type i, j;
5613
5614         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5615                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5616                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5617                         long max = 0;
5618
5619                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5620                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5621                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5622                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5623                         }
5624
5625                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5626                         max += high_wmark_pages(zone);
5627
5628                         if (max > zone->managed_pages)
5629                                 max = zone->managed_pages;
5630                         reserve_pages += max;
5631                         /*
5632                          * Lowmem reserves are not available to
5633                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5634                          * kswapd tries to balance zones to their high
5635                          * watermark.  As a result, neither should be
5636                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5637                          * situation where reclaim has to clean pages
5638                          * in order to balance the zones.
5639                          */
5640                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5641                 }
5642         }
5643         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5644         totalreserve_pages = reserve_pages;
5645 }
5646
5647 /*
5648  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5649  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5650  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5651  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5652  */
5653 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5654 {
5655         struct pglist_data *pgdat;
5656         enum zone_type j, idx;
5657
5658         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5659                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5660                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5661                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5662
5663                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5664
5665                         idx = j;
5666                         while (idx) {
5667                                 struct zone *lower_zone;
5668
5669                                 idx--;
5670
5671                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5672                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5673
5674                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5675                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5676                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5677                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5678                         }
5679                 }
5680         }
5681
5682         /* update totalreserve_pages */
5683         calculate_totalreserve_pages();
5684 }
5685
5686 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5687 {
5688         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5689         unsigned long lowmem_pages = 0;
5690         struct zone *zone;
5691         unsigned long flags;
5692
5693         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5694         for_each_zone(zone) {
5695                 if (!is_highmem(zone))
5696                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5697         }
5698
5699         for_each_zone(zone) {
5700                 u64 tmp;
5701
5702                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5703                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5704                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5705                 if (is_highmem(zone)) {
5706                         /*
5707                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5708                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5709                          * value here.
5710                          *
5711                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5712                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5713                          * not be capped for highmem.
5714                          */
5715                         unsigned long min_pages;
5716
5717                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5718                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5719                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5720                 } else {
5721                         /*
5722                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5723                          * proportionate to the zone's size.
5724                          */
5725                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5726                 }
5727
5728                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5729                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5730
5731                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5732                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5733                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5734
5735                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5736                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5737         }
5738
5739         /* update totalreserve_pages */
5740         calculate_totalreserve_pages();
5741 }
5742
5743 /**
5744  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5745  * or when memory is hot-{added|removed}
5746  *
5747  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5748  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5749  */
5750 void setup_per_zone_wmarks(void)
5751 {
5752         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5753         __setup_per_zone_wmarks();
5754         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5755 }
5756
5757 /*
5758  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5759  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5760  * to be referenced again before it is swapped out.
5761  *
5762  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5763  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5764  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5765  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5766  *
5767  * total     target    max
5768  * memory    ratio     inactive anon
5769  * -------------------------------------
5770  *   10MB       1         5MB
5771  *  100MB       1        50MB
5772  *    1GB       3       250MB
5773  *   10GB      10       0.9GB
5774  *  100GB      31         3GB
5775  *    1TB     101        10GB
5776  *   10TB     320        32GB
5777  */
5778 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5779 {
5780         unsigned int gb, ratio;
5781
5782         /* Zone size in gigabytes */
5783         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5784         if (gb)
5785                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5786         else
5787                 ratio = 1;
5788
5789         zone->inactive_ratio = ratio;
5790 }
5791
5792 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5793 {
5794         struct zone *zone;
5795
5796         for_each_zone(zone)
5797                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5798 }
5799
5800 /*
5801  * Initialise min_free_kbytes.
5802  *
5803  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5804  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5805  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5806  *
5807  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5808  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5809  *
5810  * which yields
5811  *
5812  * 16MB:        512k
5813  * 32MB:        724k
5814  * 64MB:        1024k
5815  * 128MB:       1448k
5816  * 256MB:       2048k
5817  * 512MB:       2896k
5818  * 1024MB:      4096k
5819  * 2048MB:      5792k
5820  * 4096MB:      8192k
5821  * 8192MB:      11584k
5822  * 16384MB:     16384k
5823  */
5824 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5825 {
5826         unsigned long lowmem_kbytes;
5827         int new_min_free_kbytes;
5828
5829         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5830         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5831
5832         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5833                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5834                 if (min_free_kbytes < 128)
5835                         min_free_kbytes = 128;
5836                 if (min_free_kbytes > 65536)
5837                         min_free_kbytes = 65536;
5838         } else {
5839                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5840                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5841         }
5842         setup_per_zone_wmarks();
5843         refresh_zone_stat_thresholds();
5844         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5845         setup_per_zone_inactive_ratio();
5846         return 0;
5847 }
5848 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5849
5850 /*
5851  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5852  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5853  *      changes.
5854  */
5855 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5856         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5857 {
5858         int rc;
5859
5860         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5861         if (rc)
5862                 return rc;
5863
5864         if (write) {
5865                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5866                 setup_per_zone_wmarks();
5867         }
5868         return 0;
5869 }
5870
5871 #ifdef CONFIG_NUMA
5872 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5873         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5874 {
5875         struct zone *zone;
5876         int rc;
5877
5878         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5879         if (rc)
5880                 return rc;
5881
5882         for_each_zone(zone)
5883                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5884                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5885         return 0;
5886 }
5887
5888 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5889         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5890 {
5891         struct zone *zone;
5892         int rc;
5893
5894         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5895         if (rc)
5896                 return rc;
5897
5898         for_each_zone(zone)
5899                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5900                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5901         return 0;
5902 }
5903 #endif
5904
5905 /*
5906  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5907  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5908  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5909  *
5910  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5911  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5912  * if in function of the boot time zone sizes.
5913  */
5914 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5915         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5916 {
5917         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5918         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5919         return 0;
5920 }
5921
5922 /*
5923  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5924  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5925  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5926  */
5927 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5928         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5929 {
5930         struct zone *zone;
5931         int old_percpu_pagelist_fraction;
5932         int ret;
5933
5934         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5935         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5936
5937         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5938         if (!write || ret < 0)
5939                 goto out;
5940
5941         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5942         if (percpu_pagelist_fraction &&
5943             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5944                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5945                 ret = -EINVAL;
5946                 goto out;
5947         }
5948
5949         /* No change? */
5950         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5951                 goto out;
5952
5953         for_each_populated_zone(zone) {
5954                 unsigned int cpu;
5955
5956                 for_each_possible_cpu(cpu)
5957                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5958                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5959         }
5960 out:
5961         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5962         return ret;
5963 }
5964
5965 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5966
5967 #ifdef CONFIG_NUMA
5968 static int __init set_hashdist(char *str)
5969 {
5970         if (!str)
5971                 return 0;
5972         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5973         return 1;
5974 }
5975 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5976 #endif
5977
5978 /*
5979  * allocate a large system hash table from bootmem
5980  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5981  *   quantity of entries
5982  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5983  */
5984 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5985                                      unsigned long bucketsize,
5986                                      unsigned long numentries,
5987                                      int scale,
5988                                      int flags,
5989                                      unsigned int *_hash_shift,
5990                                      unsigned int *_hash_mask,
5991                                      unsigned long low_limit,
5992                                      unsigned long high_limit)
5993 {
5994         unsigned long long max = high_limit;
5995         unsigned long log2qty, size;
5996         void *table = NULL;
5997
5998         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5999         if (!numentries) {
6000                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6001                 numentries = nr_kernel_pages;
6002
6003                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6004                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6005                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6006
6007                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6008                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6009                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6010                 else
6011                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6012
6013                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6014                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6015                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6016                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6017                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6018                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6019                                 BUG_ON(!numentries);
6020                         }
6021                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6022                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6023         }
6024         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6025
6026         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6027         if (max == 0) {
6028                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6029                 do_div(max, bucketsize);
6030         }
6031         max = min(max, 0x80000000ULL);
6032
6033         if (numentries < low_limit)
6034                 numentries = low_limit;
6035         if (numentries > max)
6036                 numentries = max;
6037
6038         log2qty = ilog2(numentries);
6039
6040         do {
6041                 size = bucketsize << log2qty;
6042                 if (flags & HASH_EARLY)
6043                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6044                 else if (hashdist)
6045                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6046                 else {
6047                         /*
6048                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6049                          * some pages at the end of hash table which
6050                          * alloc_pages_exact() automatically does
6051                          */
6052                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6053                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6054                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6055                         }
6056                 }
6057         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6058
6059         if (!table)
6060                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6061
6062         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6063                tablename,
6064                (1UL << log2qty),
6065                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6066                size);
6067
6068         if (_hash_shift)
6069                 *_hash_shift = log2qty;
6070         if (_hash_mask)
6071                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6072
6073         return table;
6074 }
6075
6076 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6077 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6078                                                         unsigned long pfn)
6079 {
6080 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6081         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6082 #else
6083         return zone->pageblock_flags;
6084 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6085 }
6086
6087 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6088 {
6089 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6090         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6091         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6092 #else
6093         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6094         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6095 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6096 }
6097
6098 /**
6099  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6100  * @page: The page within the block of interest
6101  * @pfn: The target page frame number
6102  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6103  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6104  *
6105  * Return: pageblock_bits flags
6106  */
6107 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6108                                         unsigned long end_bitidx,
6109                                         unsigned long mask)
6110 {
6111         struct zone *zone;
6112         unsigned long *bitmap;
6113         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6114         unsigned long word;
6115
6116         zone = page_zone(page);
6117         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6118         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6119         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6120         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6121
6122         word = bitmap[word_bitidx];
6123         bitidx += end_bitidx;
6124         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6125 }
6126
6127 /**
6128  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6129  * @page: The page within the block of interest
6130  * @flags: The flags to set
6131  * @pfn: The target page frame number
6132  * @end_bitidx: The last bit of interest
6133  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6134  */
6135 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6136                                         unsigned long pfn,
6137                                         unsigned long end_bitidx,
6138                                         unsigned long mask)
6139 {
6140         struct zone *zone;
6141         unsigned long *bitmap;
6142         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6143         unsigned long old_word, word;
6144
6145         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6146
6147         zone = page_zone(page);
6148         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6149         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6150         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6151         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6152
6153         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6154
6155         bitidx += end_bitidx;
6156         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6157         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6158
6159         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6160         for (;;) {
6161                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6162                 if (word == old_word)
6163                         break;
6164                 word = old_word;
6165         }
6166 }
6167
6168 /*
6169  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6170  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6171  *
6172  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6173  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6174  * expect this function should be exact.
6175  */
6176 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6177                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6178 {
6179         unsigned long pfn, iter, found;
6180         int mt;
6181
6182         /*
6183          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6184          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6185          */
6186         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6187                 return false;
6188         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6189         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6190                 return false;
6191
6192         pfn = page_to_pfn(page);
6193         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6194                 unsigned long check = pfn + iter;
6195
6196                 if (!pfn_valid_within(check))
6197                         continue;
6198
6199                 page = pfn_to_page(check);
6200
6201                 /*
6202                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6203                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6204                  * handle each tail page individually in migration.
6205                  */
6206                 if (PageHuge(page)) {
6207                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6208                         continue;
6209                 }
6210
6211                 /*
6212                  * We can't use page_count without pin a page
6213                  * because another CPU can free compound page.
6214                  * This check already skips compound tails of THP
6215                  * because their page->_count is zero at all time.
6216                  */
6217                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6218                         if (PageBuddy(page))
6219                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6220                         continue;
6221                 }
6222
6223                 /*
6224                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6225                  * page_count() is not 0.
6226                  */
6227                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6228                         continue;
6229
6230                 if (!PageLRU(page))
6231                         found++;
6232                 /*
6233                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6234                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6235                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6236                  */
6237                 /*
6238                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6239                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6240                  *
6241                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6242                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6243                  * page at boot.
6244                  */
6245                 if (found > count)
6246                         return true;
6247         }
6248         return false;
6249 }
6250
6251 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6252 {
6253         struct zone *zone;
6254         unsigned long pfn;
6255
6256         /*
6257          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6258          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6259          * the zone but still within the section.
6260          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6261          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6262          */
6263         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6264                 return false;
6265
6266         zone = page_zone(page);
6267         pfn = page_to_pfn(page);
6268         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6269                 return false;
6270
6271         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6272 }
6273
6274 #ifdef CONFIG_CMA
6275
6276 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6277 {
6278         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6279                              pageblock_nr_pages) - 1);
6280 }
6281
6282 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6283 {
6284         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6285                                 pageblock_nr_pages));
6286 }
6287
6288 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6289 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6290                                         unsigned long start, unsigned long end)
6291 {
6292         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6293         unsigned long nr_reclaimed;
6294         unsigned long pfn = start;
6295         unsigned int tries = 0;
6296         int ret = 0;
6297
6298         migrate_prep();
6299
6300         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6301                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6302                         ret = -EINTR;
6303                         break;
6304                 }
6305
6306                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6307                         cc->nr_migratepages = 0;
6308                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6309                         if (!pfn) {
6310                                 ret = -EINTR;
6311                                 break;
6312                         }
6313                         tries = 0;
6314                 } else if (++tries == 5) {
6315                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6316                         break;
6317                 }
6318
6319                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6320                                                         &cc->migratepages);
6321                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6322
6323                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6324                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6325         }
6326         if (ret < 0) {
6327                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6328                 return ret;
6329         }
6330         return 0;
6331 }
6332
6333 /**
6334  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6335  * @start:      start PFN to allocate
6336  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6337  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6338  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6339  *                      in range must have the same migratetype and it must
6340  *                      be either of the two.
6341  *
6342  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6343  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6344  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6345  * pages fall in.
6346  *
6347  * The PFN range must belong to a single zone.
6348  *
6349  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6350  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6351  * need to be freed with free_contig_range().
6352  */
6353 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6354                        unsigned migratetype)
6355 {
6356         unsigned long outer_start, outer_end;
6357         int ret = 0, order;
6358
6359         struct compact_control cc = {
6360                 .nr_migratepages = 0,
6361                 .order = -1,
6362                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6363                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6364                 .ignore_skip_hint = true,
6365         };
6366         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6367
6368         /*
6369          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6370          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6371          * have different sizes, and due to the way page allocator
6372          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6373          * that page allocator won't try to merge buddies from
6374          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6375          * other migration type.
6376          *
6377          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6378          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6379          * we are interested in).  This will put all the pages in
6380          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6381          *
6382          * When this is done, we take the pages in range from page
6383          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6384          * page allocator will never consider using them.
6385          *
6386          * This lets us mark the pageblocks back as
6387          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6388          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6389          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6390          */
6391
6392         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6393                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6394                                        false);
6395         if (ret)
6396                 return ret;
6397
6398         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6399         if (ret)
6400                 goto done;
6401
6402         /*
6403          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6404          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6405          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6406          * What we are going to do is to allocate all pages from
6407          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6408          *
6409          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6410          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6411          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6412          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6413          * once this is done free the pages we are not interested in.
6414          *
6415          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6416          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6417          */
6418
6419         lru_add_drain_all();
6420         drain_all_pages(cc.zone);
6421
6422         order = 0;
6423         outer_start = start;
6424         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6425                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6426                         ret = -EBUSY;
6427                         goto done;
6428                 }
6429                 outer_start &= ~0UL << order;
6430         }
6431
6432         /* Make sure the range is really isolated. */
6433         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6434                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6435                         __func__, outer_start, end);
6436                 ret = -EBUSY;
6437                 goto done;
6438         }
6439
6440         /* Grab isolated pages from freelists. */
6441         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6442         if (!outer_end) {
6443                 ret = -EBUSY;
6444                 goto done;
6445         }
6446
6447         /* Free head and tail (if any) */
6448         if (start != outer_start)
6449                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6450         if (end != outer_end)
6451                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6452
6453 done:
6454         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6455                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6456         return ret;
6457 }
6458
6459 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6460 {
6461         unsigned int count = 0;
6462
6463         for (; nr_pages--; pfn++) {
6464                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6465
6466                 count += page_count(page) != 1;
6467                 __free_page(page);
6468         }
6469         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6470 }
6471 #endif
6472
6473 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6474 /*
6475  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6476  * page high values need to be recalulated.
6477  */
6478 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6479 {
6480         unsigned cpu;
6481         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6482         for_each_possible_cpu(cpu)
6483                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6484                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6485         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6486 }
6487 #endif
6488
6489 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6490 {
6491         unsigned long flags;
6492         int cpu;
6493         struct per_cpu_pageset *pset;
6494
6495         /* avoid races with drain_pages()  */
6496         local_irq_save(flags);
6497         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6498                 for_each_online_cpu(cpu) {
6499                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6500                         drain_zonestat(zone, pset);
6501                 }
6502                 free_percpu(zone->pageset);
6503                 zone->pageset = &boot_pageset;
6504         }
6505         local_irq_restore(flags);
6506 }
6507
6508 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6509 /*
6510  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6511  */
6512 void
6513 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6514 {
6515         struct page *page;
6516         struct zone *zone;
6517         unsigned int order, i;
6518         unsigned long pfn;
6519         unsigned long flags;
6520         /* find the first valid pfn */
6521         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6522                 if (pfn_valid(pfn))
6523                         break;
6524         if (pfn == end_pfn)
6525                 return;
6526         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6527         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6528         pfn = start_pfn;
6529         while (pfn < end_pfn) {
6530                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6531                         pfn++;
6532                         continue;
6533                 }
6534                 page = pfn_to_page(pfn);
6535                 /*
6536                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6537                  * page_count() is not 0.
6538                  */
6539                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6540                         pfn++;
6541                         SetPageReserved(page);
6542                         continue;
6543                 }
6544
6545                 BUG_ON(page_count(page));
6546                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6547                 order = page_order(page);
6548 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6549                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6550                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6551 #endif
6552                 list_del(&page->lru);
6553                 rmv_page_order(page);
6554                 zone->free_area[order].nr_free--;
6555                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6556                         SetPageReserved((page+i));
6557                 pfn += (1 << order);
6558         }
6559         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6560 }
6561 #endif
6562
6563 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6564 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6565 {
6566         struct zone *zone = page_zone(page);
6567         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6568         unsigned long flags;
6569         unsigned int order;
6570
6571         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6572         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6573                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6574
6575                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6576                         break;
6577         }
6578         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6579
6580         return order < MAX_ORDER;
6581 }
6582 #endif