mm: make __free_pages_bootmem() only available at boot time
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
69 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
70
71 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
72 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
73 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
74 #endif
75
76 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
77 /*
78  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
79  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
80  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
81  * defined in <linux/topology.h>.
82  */
83 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
84 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
85 #endif
86
87 /*
88  * Array of node states.
89  */
90 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
91         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
92         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
93 #ifndef CONFIG_NUMA
94         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
96         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif
98 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
99         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #endif
101         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif  /* NUMA */
103 };
104 EXPORT_SYMBOL(node_states);
105
106 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
107 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
108
109 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
110 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
111 /*
112  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
113  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
114  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
115  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
116  */
117 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
123 /*
124  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
125  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
126  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
127  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
128  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
129  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
130  */
131
132 static gfp_t saved_gfp_mask;
133
134 void pm_restore_gfp_mask(void)
135 {
136         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
137         if (saved_gfp_mask) {
138                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
139                 saved_gfp_mask = 0;
140         }
141 }
142
143 void pm_restrict_gfp_mask(void)
144 {
145         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
146         WARN_ON(saved_gfp_mask);
147         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
148         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
149 }
150
151 bool pm_suspended_storage(void)
152 {
153         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
154                 return false;
155         return true;
156 }
157 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
158
159 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
160 int pageblock_order __read_mostly;
161 #endif
162
163 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
164
165 /*
166  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
167  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
168  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
169  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
170  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
171  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
172  *
173  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
174  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
175  */
176 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
177 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
178          256,
179 #endif
180 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
181          256,
182 #endif
183 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
184          32,
185 #endif
186          32,
187 };
188
189 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
190
191 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
192 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
193          "DMA",
194 #endif
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
196          "DMA32",
197 #endif
198          "Normal",
199 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
200          "HighMem",
201 #endif
202          "Movable",
203 };
204
205 int min_free_kbytes = 1024;
206
207 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
208 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
209 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
210
211 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
212 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
213 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
214 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
215 static unsigned long __initdata required_movablecore;
216 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
217
218 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
219 int movable_zone;
220 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
221 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
222
223 #if MAX_NUMNODES > 1
224 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
225 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
226 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
227 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
228 #endif
229
230 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
231
232 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
233 {
234
235         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
236                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
237
238         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
239                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
240 }
241
242 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
243
244 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
245 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
246 {
247         int ret = 0;
248         unsigned seq;
249         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
250         unsigned long sp, start_pfn;
251
252         do {
253                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
254                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
255                 sp = zone->spanned_pages;
256                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
257                         ret = 1;
258         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
259
260         if (ret)
261                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
262                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
263
264         return ret;
265 }
266
267 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
268 {
269         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
270                 return 0;
271         if (zone != page_zone(page))
272                 return 0;
273
274         return 1;
275 }
276 /*
277  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
278  */
279 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
280 {
281         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
282                 return 1;
283         if (!page_is_consistent(zone, page))
284                 return 1;
285
286         return 0;
287 }
288 #else
289 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
290 {
291         return 0;
292 }
293 #endif
294
295 static void bad_page(struct page *page)
296 {
297         static unsigned long resume;
298         static unsigned long nr_shown;
299         static unsigned long nr_unshown;
300
301         /* Don't complain about poisoned pages */
302         if (PageHWPoison(page)) {
303                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
304                 return;
305         }
306
307         /*
308          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
309          * or allow a steady drip of one report per second.
310          */
311         if (nr_shown == 60) {
312                 if (time_before(jiffies, resume)) {
313                         nr_unshown++;
314                         goto out;
315                 }
316                 if (nr_unshown) {
317                         printk(KERN_ALERT
318                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
319                                 nr_unshown);
320                         nr_unshown = 0;
321                 }
322                 nr_shown = 0;
323         }
324         if (nr_shown++ == 0)
325                 resume = jiffies + 60 * HZ;
326
327         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
328                 current->comm, page_to_pfn(page));
329         dump_page(page);
330
331         print_modules();
332         dump_stack();
333 out:
334         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
335         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
336         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
337 }
338
339 /*
340  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
341  *
342  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
343  *
344  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
345  *
346  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
347  * pointing at the head page.
348  *
349  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
350  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
351  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
352  */
353
354 static void free_compound_page(struct page *page)
355 {
356         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
357 }
358
359 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
360 {
361         int i;
362         int nr_pages = 1 << order;
363
364         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
365         set_compound_order(page, order);
366         __SetPageHead(page);
367         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
368                 struct page *p = page + i;
369                 __SetPageTail(p);
370                 set_page_count(p, 0);
371                 p->first_page = page;
372         }
373 }
374
375 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
376 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
377 {
378         int i;
379         int nr_pages = 1 << order;
380         int bad = 0;
381
382         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
383                 bad_page(page);
384                 bad++;
385         }
386
387         __ClearPageHead(page);
388
389         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
390                 struct page *p = page + i;
391
392                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
393                         bad_page(page);
394                         bad++;
395                 }
396                 __ClearPageTail(p);
397         }
398
399         return bad;
400 }
401
402 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
403 {
404         int i;
405
406         /*
407          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
408          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
409          */
410         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
411         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
412                 clear_highpage(page + i);
413 }
414
415 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
416 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
417
418 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
419 {
420         unsigned long res;
421
422         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
423                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
424                 return 0;
425         }
426         _debug_guardpage_minorder = res;
427         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
428         return 0;
429 }
430 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
431
432 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
433 {
434         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
435 }
436
437 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
438 {
439         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
440 }
441 #else
442 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
443 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
444 #endif
445
446 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
447 {
448         set_page_private(page, order);
449         __SetPageBuddy(page);
450 }
451
452 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
453 {
454         __ClearPageBuddy(page);
455         set_page_private(page, 0);
456 }
457
458 /*
459  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
460  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
461  *
462  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
463  * the following equation:
464  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
465  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
466  * 1 buddy is #10:
467  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
468  *
469  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
470  * satisfies the following equation:
471  *     P = B & ~(1 << O)
472  *
473  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
474  */
475 static inline unsigned long
476 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
477 {
478         return page_idx ^ (1 << order);
479 }
480
481 /*
482  * This function checks whether a page is free && is the buddy
483  * we can do coalesce a page and its buddy if
484  * (a) the buddy is not in a hole &&
485  * (b) the buddy is in the buddy system &&
486  * (c) a page and its buddy have the same order &&
487  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
488  *
489  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
490  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
491  *
492  * For recording page's order, we use page_private(page).
493  */
494 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
495                                                                 int order)
496 {
497         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
498                 return 0;
499
500         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
501                 return 0;
502
503         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
504                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
505                 return 1;
506         }
507
508         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
509                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
510                 return 1;
511         }
512         return 0;
513 }
514
515 /*
516  * Freeing function for a buddy system allocator.
517  *
518  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
519  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
520  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
521  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
522  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
523  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
524  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
525  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
526  * parts of the VM system.
527  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
528  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
529  * order is recorded in page_private(page) field.
530  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
531  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
532  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
533  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
534  * triggers coalescing into a block of larger size.
535  *
536  * -- nyc
537  */
538
539 static inline void __free_one_page(struct page *page,
540                 struct zone *zone, unsigned int order,
541                 int migratetype)
542 {
543         unsigned long page_idx;
544         unsigned long combined_idx;
545         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
546         struct page *buddy;
547
548         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
549
550         if (unlikely(PageCompound(page)))
551                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
552                         return;
553
554         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
555
556         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
557
558         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
559         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
560
561         while (order < MAX_ORDER-1) {
562                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
563                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
564                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
565                         break;
566                 /*
567                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
568                  * merge with it and move up one order.
569                  */
570                 if (page_is_guard(buddy)) {
571                         clear_page_guard_flag(buddy);
572                         set_page_private(page, 0);
573                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
574                                                   migratetype);
575                 } else {
576                         list_del(&buddy->lru);
577                         zone->free_area[order].nr_free--;
578                         rmv_page_order(buddy);
579                 }
580                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
581                 page = page + (combined_idx - page_idx);
582                 page_idx = combined_idx;
583                 order++;
584         }
585         set_page_order(page, order);
586
587         /*
588          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
589          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
590          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
591          * that is happening, add the free page to the tail of the list
592          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
593          * as a higher order page
594          */
595         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
596                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
597                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
598                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
599                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
600                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
601                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
602                         list_add_tail(&page->lru,
603                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
604                         goto out;
605                 }
606         }
607
608         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
609 out:
610         zone->free_area[order].nr_free++;
611 }
612
613 static inline int free_pages_check(struct page *page)
614 {
615         if (unlikely(page_mapcount(page) |
616                 (page->mapping != NULL)  |
617                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
618                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
619                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
620                 bad_page(page);
621                 return 1;
622         }
623         page_nid_reset_last(page);
624         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
625                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
626         return 0;
627 }
628
629 /*
630  * Frees a number of pages from the PCP lists
631  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
632  * count is the number of pages to free.
633  *
634  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
635  * see if this freeing clears that state.
636  *
637  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
638  * pinned" detection logic.
639  */
640 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
641                                         struct per_cpu_pages *pcp)
642 {
643         int migratetype = 0;
644         int batch_free = 0;
645         int to_free = count;
646
647         spin_lock(&zone->lock);
648         zone->all_unreclaimable = 0;
649         zone->pages_scanned = 0;
650
651         while (to_free) {
652                 struct page *page;
653                 struct list_head *list;
654
655                 /*
656                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
657                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
658                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
659                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
660                  * lists
661                  */
662                 do {
663                         batch_free++;
664                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
665                                 migratetype = 0;
666                         list = &pcp->lists[migratetype];
667                 } while (list_empty(list));
668
669                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
670                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
671                         batch_free = to_free;
672
673                 do {
674                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
675
676                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
677                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
678                         list_del(&page->lru);
679                         mt = get_freepage_migratetype(page);
680                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
681                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
682                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
683                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
684                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
685                                 if (is_migrate_cma(mt))
686                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
687                         }
688                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
689         }
690         spin_unlock(&zone->lock);
691 }
692
693 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
694                                 int migratetype)
695 {
696         spin_lock(&zone->lock);
697         zone->all_unreclaimable = 0;
698         zone->pages_scanned = 0;
699
700         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
701         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
702                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
703         spin_unlock(&zone->lock);
704 }
705
706 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
707 {
708         int i;
709         int bad = 0;
710
711         trace_mm_page_free(page, order);
712         kmemcheck_free_shadow(page, order);
713
714         if (PageAnon(page))
715                 page->mapping = NULL;
716         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
717                 bad += free_pages_check(page + i);
718         if (bad)
719                 return false;
720
721         if (!PageHighMem(page)) {
722                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
723                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
724                                            PAGE_SIZE << order);
725         }
726         arch_free_page(page, order);
727         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
728
729         return true;
730 }
731
732 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
733 {
734         unsigned long flags;
735         int migratetype;
736
737         if (!free_pages_prepare(page, order))
738                 return;
739
740         local_irq_save(flags);
741         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
742         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
743         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
744         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
745         local_irq_restore(flags);
746 }
747
748 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
749 {
750         unsigned int nr_pages = 1 << order;
751         unsigned int loop;
752
753         prefetchw(page);
754         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
755                 struct page *p = &page[loop];
756
757                 if (loop + 1 < nr_pages)
758                         prefetchw(p + 1);
759                 __ClearPageReserved(p);
760                 set_page_count(p, 0);
761         }
762
763         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
764         set_page_refcounted(page);
765         __free_pages(page, order);
766 }
767
768 #ifdef CONFIG_CMA
769 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
770 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
771 {
772         unsigned i = pageblock_nr_pages;
773         struct page *p = page;
774
775         do {
776                 __ClearPageReserved(p);
777                 set_page_count(p, 0);
778         } while (++p, --i);
779
780         set_page_refcounted(page);
781         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
782         __free_pages(page, pageblock_order);
783         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
784 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
785         if (PageHighMem(page))
786                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
787 #endif
788 }
789 #endif
790
791 /*
792  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
793  * Please do not alter this order without good reasons and regression
794  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
795  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
796  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
797  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
798  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
799  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
800  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
801  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
802  *
803  * -- nyc
804  */
805 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
806         int low, int high, struct free_area *area,
807         int migratetype)
808 {
809         unsigned long size = 1 << high;
810
811         while (high > low) {
812                 area--;
813                 high--;
814                 size >>= 1;
815                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
816
817 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
818                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
819                         /*
820                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
821                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
822                          * Corresponding page table entries will not be touched,
823                          * pages will stay not present in virtual address space
824                          */
825                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
826                         set_page_guard_flag(&page[size]);
827                         set_page_private(&page[size], high);
828                         /* Guard pages are not available for any usage */
829                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
830                                                   migratetype);
831                         continue;
832                 }
833 #endif
834                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
835                 area->nr_free++;
836                 set_page_order(&page[size], high);
837         }
838 }
839
840 /*
841  * This page is about to be returned from the page allocator
842  */
843 static inline int check_new_page(struct page *page)
844 {
845         if (unlikely(page_mapcount(page) |
846                 (page->mapping != NULL)  |
847                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
848                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
849                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
850                 bad_page(page);
851                 return 1;
852         }
853         return 0;
854 }
855
856 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
857 {
858         int i;
859
860         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
861                 struct page *p = page + i;
862                 if (unlikely(check_new_page(p)))
863                         return 1;
864         }
865
866         set_page_private(page, 0);
867         set_page_refcounted(page);
868
869         arch_alloc_page(page, order);
870         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
871
872         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
873                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
874
875         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
876                 prep_compound_page(page, order);
877
878         return 0;
879 }
880
881 /*
882  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
883  * the smallest available page from the freelists
884  */
885 static inline
886 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
887                                                 int migratetype)
888 {
889         unsigned int current_order;
890         struct free_area * area;
891         struct page *page;
892
893         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
894         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
895                 area = &(zone->free_area[current_order]);
896                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
897                         continue;
898
899                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
900                                                         struct page, lru);
901                 list_del(&page->lru);
902                 rmv_page_order(page);
903                 area->nr_free--;
904                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
905                 return page;
906         }
907
908         return NULL;
909 }
910
911
912 /*
913  * This array describes the order lists are fallen back to when
914  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
915  */
916 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
917         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
918         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919 #ifdef CONFIG_CMA
920         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
921         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
922 #else
923         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
924 #endif
925         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
926 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
927         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
928 #endif
929 };
930
931 /*
932  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
933  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
934  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
935  */
936 int move_freepages(struct zone *zone,
937                           struct page *start_page, struct page *end_page,
938                           int migratetype)
939 {
940         struct page *page;
941         unsigned long order;
942         int pages_moved = 0;
943
944 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
945         /*
946          * page_zone is not safe to call in this context when
947          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
948          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
949          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
950          * grouping pages by mobility
951          */
952         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
953 #endif
954
955         for (page = start_page; page <= end_page;) {
956                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
957                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
958
959                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
960                         page++;
961                         continue;
962                 }
963
964                 if (!PageBuddy(page)) {
965                         page++;
966                         continue;
967                 }
968
969                 order = page_order(page);
970                 list_move(&page->lru,
971                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
972                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
973                 page += 1 << order;
974                 pages_moved += 1 << order;
975         }
976
977         return pages_moved;
978 }
979
980 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
981                                 int migratetype)
982 {
983         unsigned long start_pfn, end_pfn;
984         struct page *start_page, *end_page;
985
986         start_pfn = page_to_pfn(page);
987         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
988         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
989         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
990         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
991
992         /* Do not cross zone boundaries */
993         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
994                 start_page = page;
995         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
996                 return 0;
997
998         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
999 }
1000
1001 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1002                                         int start_order, int migratetype)
1003 {
1004         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1005
1006         while (nr_pageblocks--) {
1007                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1008                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1009         }
1010 }
1011
1012 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1013 static inline struct page *
1014 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1015 {
1016         struct free_area * area;
1017         int current_order;
1018         struct page *page;
1019         int migratetype, i;
1020
1021         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1022         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1023                                                 --current_order) {
1024                 for (i = 0;; i++) {
1025                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1026
1027                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1028                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1029                                 break;
1030
1031                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1032                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1033                                 continue;
1034
1035                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1036                                         struct page, lru);
1037                         area->nr_free--;
1038
1039                         /*
1040                          * If breaking a large block of pages, move all free
1041                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1042                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1043                          * aggressive about taking ownership of free pages
1044                          *
1045                          * On the other hand, never change migration
1046                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1047                          * pages on different free lists. We don't
1048                          * want unmovable pages to be allocated from
1049                          * MIGRATE_CMA areas.
1050                          */
1051                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1052                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1053                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1054                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1055                                 int pages;
1056                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1057                                                                 start_migratetype);
1058
1059                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1060                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1061                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1062                                         set_pageblock_migratetype(page,
1063                                                                 start_migratetype);
1064
1065                                 migratetype = start_migratetype;
1066                         }
1067
1068                         /* Remove the page from the freelists */
1069                         list_del(&page->lru);
1070                         rmv_page_order(page);
1071
1072                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1073                         if (current_order >= pageblock_order &&
1074                             !is_migrate_cma(migratetype))
1075                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1076                                                         start_migratetype);
1077
1078                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1079                                is_migrate_cma(migratetype)
1080                              ? migratetype : start_migratetype);
1081
1082                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1083                                 start_migratetype, migratetype);
1084
1085                         return page;
1086                 }
1087         }
1088
1089         return NULL;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1094  * Call me with the zone->lock already held.
1095  */
1096 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1097                                                 int migratetype)
1098 {
1099         struct page *page;
1100
1101 retry_reserve:
1102         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1103
1104         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1105                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1106
1107                 /*
1108                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1109                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1110                  * and we want just one call site
1111                  */
1112                 if (!page) {
1113                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1114                         goto retry_reserve;
1115                 }
1116         }
1117
1118         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1119         return page;
1120 }
1121
1122 /*
1123  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1124  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1125  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1126  */
1127 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1128                         unsigned long count, struct list_head *list,
1129                         int migratetype, int cold)
1130 {
1131         int mt = migratetype, i;
1132
1133         spin_lock(&zone->lock);
1134         for (i = 0; i < count; ++i) {
1135                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1136                 if (unlikely(page == NULL))
1137                         break;
1138
1139                 /*
1140                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1141                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1142                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1143                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1144                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1145                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1146                  * properly.
1147                  */
1148                 if (likely(cold == 0))
1149                         list_add(&page->lru, list);
1150                 else
1151                         list_add_tail(&page->lru, list);
1152                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1153                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1154                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1155                                 mt = migratetype;
1156                 }
1157                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1158                 list = &page->lru;
1159                 if (is_migrate_cma(mt))
1160                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1161                                               -(1 << order));
1162         }
1163         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1164         spin_unlock(&zone->lock);
1165         return i;
1166 }
1167
1168 #ifdef CONFIG_NUMA
1169 /*
1170  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1171  * currently executing processor on remote nodes after they have
1172  * expired.
1173  *
1174  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1175  * a single processor.
1176  */
1177 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1178 {
1179         unsigned long flags;
1180         int to_drain;
1181         unsigned long batch;
1182
1183         local_irq_save(flags);
1184         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1185         if (pcp->count >= batch)
1186                 to_drain = batch;
1187         else
1188                 to_drain = pcp->count;
1189         if (to_drain > 0) {
1190                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1191                 pcp->count -= to_drain;
1192         }
1193         local_irq_restore(flags);
1194 }
1195 #endif
1196
1197 /*
1198  * Drain pages of the indicated processor.
1199  *
1200  * The processor must either be the current processor and the
1201  * thread pinned to the current processor or a processor that
1202  * is not online.
1203  */
1204 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1205 {
1206         unsigned long flags;
1207         struct zone *zone;
1208
1209         for_each_populated_zone(zone) {
1210                 struct per_cpu_pageset *pset;
1211                 struct per_cpu_pages *pcp;
1212
1213                 local_irq_save(flags);
1214                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1215
1216                 pcp = &pset->pcp;
1217                 if (pcp->count) {
1218                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1219                         pcp->count = 0;
1220                 }
1221                 local_irq_restore(flags);
1222         }
1223 }
1224
1225 /*
1226  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1227  */
1228 void drain_local_pages(void *arg)
1229 {
1230         drain_pages(smp_processor_id());
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1235  *
1236  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1237  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1238  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1239  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1240  * before the call to on_each_cpu_mask().
1241  */
1242 void drain_all_pages(void)
1243 {
1244         int cpu;
1245         struct per_cpu_pageset *pcp;
1246         struct zone *zone;
1247
1248         /*
1249          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1250          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1251          */
1252         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1253
1254         /*
1255          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1256          * as offline notification will cause the notified
1257          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1258          * disables preemption as part of its processing
1259          */
1260         for_each_online_cpu(cpu) {
1261                 bool has_pcps = false;
1262                 for_each_populated_zone(zone) {
1263                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1264                         if (pcp->pcp.count) {
1265                                 has_pcps = true;
1266                                 break;
1267                         }
1268                 }
1269                 if (has_pcps)
1270                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1271                 else
1272                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1273         }
1274         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1275 }
1276
1277 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1278
1279 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1280 {
1281         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1282         unsigned long flags;
1283         int order, t;
1284         struct list_head *curr;
1285
1286         if (!zone->spanned_pages)
1287                 return;
1288
1289         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1290
1291         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1292         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1293                 if (pfn_valid(pfn)) {
1294                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1295
1296                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1297                                 swsusp_unset_page_free(page);
1298                 }
1299
1300         for_each_migratetype_order(order, t) {
1301                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1302                         unsigned long i;
1303
1304                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1305                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1306                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1307                 }
1308         }
1309         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1310 }
1311 #endif /* CONFIG_PM */
1312
1313 /*
1314  * Free a 0-order page
1315  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1316  */
1317 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1318 {
1319         struct zone *zone = page_zone(page);
1320         struct per_cpu_pages *pcp;
1321         unsigned long flags;
1322         int migratetype;
1323
1324         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1325                 return;
1326
1327         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1328         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1329         local_irq_save(flags);
1330         __count_vm_event(PGFREE);
1331
1332         /*
1333          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1334          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1335          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1336          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1337          * excessively into the page allocator
1338          */
1339         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1340                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1341                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1342                         goto out;
1343                 }
1344                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1345         }
1346
1347         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1348         if (cold)
1349                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1350         else
1351                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1352         pcp->count++;
1353         if (pcp->count >= pcp->high) {
1354                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1355                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1356                 pcp->count -= batch;
1357         }
1358
1359 out:
1360         local_irq_restore(flags);
1361 }
1362
1363 /*
1364  * Free a list of 0-order pages
1365  */
1366 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1367 {
1368         struct page *page, *next;
1369
1370         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1371                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1372                 free_hot_cold_page(page, cold);
1373         }
1374 }
1375
1376 /*
1377  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1378  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1379  * Each sub-page must be freed individually.
1380  *
1381  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1382  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1383  */
1384 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1385 {
1386         int i;
1387
1388         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1389         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1390
1391 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1392         /*
1393          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1394          * otherwise free the whole shadow.
1395          */
1396         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1397                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1398 #endif
1399
1400         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1401                 set_page_refcounted(page + i);
1402 }
1403 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1404
1405 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1406 {
1407         unsigned long watermark;
1408         struct zone *zone;
1409         int mt;
1410
1411         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1412
1413         zone = page_zone(page);
1414         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1415
1416         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1417                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1418                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1419                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1420                         return 0;
1421
1422                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1423         }
1424
1425         /* Remove page from free list */
1426         list_del(&page->lru);
1427         zone->free_area[order].nr_free--;
1428         rmv_page_order(page);
1429
1430         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1431         if (order >= pageblock_order - 1) {
1432                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1433                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1434                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1435                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1436                                 set_pageblock_migratetype(page,
1437                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1438                 }
1439         }
1440
1441         return 1UL << order;
1442 }
1443
1444 /*
1445  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1446  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1447  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1448  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1449  * are enabled.
1450  *
1451  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1452  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1453  */
1454 int split_free_page(struct page *page)
1455 {
1456         unsigned int order;
1457         int nr_pages;
1458
1459         order = page_order(page);
1460
1461         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1462         if (!nr_pages)
1463                 return 0;
1464
1465         /* Split into individual pages */
1466         set_page_refcounted(page);
1467         split_page(page, order);
1468         return nr_pages;
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1473  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1474  * or two.
1475  */
1476 static inline
1477 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1478                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1479                         int migratetype)
1480 {
1481         unsigned long flags;
1482         struct page *page;
1483         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1484
1485 again:
1486         if (likely(order == 0)) {
1487                 struct per_cpu_pages *pcp;
1488                 struct list_head *list;
1489
1490                 local_irq_save(flags);
1491                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1492                 list = &pcp->lists[migratetype];
1493                 if (list_empty(list)) {
1494                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1495                                         pcp->batch, list,
1496                                         migratetype, cold);
1497                         if (unlikely(list_empty(list)))
1498                                 goto failed;
1499                 }
1500
1501                 if (cold)
1502                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1503                 else
1504                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1505
1506                 list_del(&page->lru);
1507                 pcp->count--;
1508         } else {
1509                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1510                         /*
1511                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1512                          *
1513                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1514                          * properly detect and handle allocation failures.
1515                          *
1516                          * We most definitely don't want callers attempting to
1517                          * allocate greater than order-1 page units with
1518                          * __GFP_NOFAIL.
1519                          */
1520                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1521                 }
1522                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1523                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1524                 spin_unlock(&zone->lock);
1525                 if (!page)
1526                         goto failed;
1527                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1528                                           get_pageblock_migratetype(page));
1529         }
1530
1531         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1532         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1533         local_irq_restore(flags);
1534
1535         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1536         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1537                 goto again;
1538         return page;
1539
1540 failed:
1541         local_irq_restore(flags);
1542         return NULL;
1543 }
1544
1545 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1546
1547 static struct {
1548         struct fault_attr attr;
1549
1550         u32 ignore_gfp_highmem;
1551         u32 ignore_gfp_wait;
1552         u32 min_order;
1553 } fail_page_alloc = {
1554         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1555         .ignore_gfp_wait = 1,
1556         .ignore_gfp_highmem = 1,
1557         .min_order = 1,
1558 };
1559
1560 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1561 {
1562         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1563 }
1564 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1565
1566 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1567 {
1568         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1569                 return false;
1570         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1571                 return false;
1572         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1573                 return false;
1574         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1575                 return false;
1576
1577         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1578 }
1579
1580 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1581
1582 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1583 {
1584         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1585         struct dentry *dir;
1586
1587         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1588                                         &fail_page_alloc.attr);
1589         if (IS_ERR(dir))
1590                 return PTR_ERR(dir);
1591
1592         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1593                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1594                 goto fail;
1595         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1596                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1597                 goto fail;
1598         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1599                                 &fail_page_alloc.min_order))
1600                 goto fail;
1601
1602         return 0;
1603 fail:
1604         debugfs_remove_recursive(dir);
1605
1606         return -ENOMEM;
1607 }
1608
1609 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1610
1611 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1612
1613 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1614
1615 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1616 {
1617         return false;
1618 }
1619
1620 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1621
1622 /*
1623  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1624  * of the allocation.
1625  */
1626 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1627                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1628 {
1629         /* free_pages my go negative - that's OK */
1630         long min = mark;
1631         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1632         int o;
1633         long free_cma = 0;
1634
1635         free_pages -= (1 << order) - 1;
1636         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1637                 min -= min / 2;
1638         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1639                 min -= min / 4;
1640 #ifdef CONFIG_CMA
1641         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1642         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1643                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1644 #endif
1645
1646         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1647                 return false;
1648         for (o = 0; o < order; o++) {
1649                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1650                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1651
1652                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1653                 min >>= 1;
1654
1655                 if (free_pages <= min)
1656                         return false;
1657         }
1658         return true;
1659 }
1660
1661 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1662                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1663 {
1664         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1665                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1666 }
1667
1668 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1669                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1670 {
1671         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1672
1673         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1674                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1675
1676         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1677                                                                 free_pages);
1678 }
1679
1680 #ifdef CONFIG_NUMA
1681 /*
1682  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1683  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1684  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1685  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1686  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1687  *
1688  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1689  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1690  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1691  *
1692  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1693  * nothing and returns NULL.
1694  *
1695  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1696  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1697  *
1698  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1699  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1700  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1701  * quickly as we can.
1702  */
1703 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1704 {
1705         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1706         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1707
1708         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1709         if (!zlc)
1710                 return NULL;
1711
1712         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1713                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1714                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1715         }
1716
1717         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1718                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1719                                         &node_states[N_MEMORY];
1720         return allowednodes;
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1725  * if it is worth looking at further for free memory:
1726  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1727  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1728  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1729  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1730  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1731  * else return false (zero) if it is not.
1732  *
1733  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1734  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1735  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1736  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1737  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1738  * into the second scan of the zonelist.
1739  *
1740  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1741  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1742  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1743  * unturned looking for a free page.
1744  */
1745 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1746                                                 nodemask_t *allowednodes)
1747 {
1748         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1749         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1750         int n;                          /* node that zone *z is on */
1751
1752         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1753         if (!zlc)
1754                 return 1;
1755
1756         i = z - zonelist->_zonerefs;
1757         n = zlc->z_to_n[i];
1758
1759         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1760         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1761 }
1762
1763 /*
1764  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1765  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1766  * from that zone don't waste time re-examining it.
1767  */
1768 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1769 {
1770         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1771         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1772
1773         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1774         if (!zlc)
1775                 return;
1776
1777         i = z - zonelist->_zonerefs;
1778
1779         set_bit(i, zlc->fullzones);
1780 }
1781
1782 /*
1783  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1784  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1785  */
1786 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1787 {
1788         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1789
1790         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1791         if (!zlc)
1792                 return;
1793
1794         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1795 }
1796
1797 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1798 {
1799         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1800 }
1801
1802 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1803 {
1804         int i;
1805
1806         for_each_online_node(i)
1807                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1808                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1809                 else
1810                         zone_reclaim_mode = 1;
1811 }
1812
1813 #else   /* CONFIG_NUMA */
1814
1815 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1816 {
1817         return NULL;
1818 }
1819
1820 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1821                                 nodemask_t *allowednodes)
1822 {
1823         return 1;
1824 }
1825
1826 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1827 {
1828 }
1829
1830 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1831 {
1832 }
1833
1834 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1835 {
1836         return true;
1837 }
1838
1839 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1840 {
1841 }
1842 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1843
1844 /*
1845  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1846  * a page.
1847  */
1848 static struct page *
1849 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1850                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1851                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1852 {
1853         struct zoneref *z;
1854         struct page *page = NULL;
1855         int classzone_idx;
1856         struct zone *zone;
1857         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1858         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1859         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1860
1861         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1862 zonelist_scan:
1863         /*
1864          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1865          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1866          */
1867         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1868                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1869                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1870                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1871                                 continue;
1872                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1873                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1874                                 continue;
1875                 /*
1876                  * When allocating a page cache page for writing, we
1877                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1878                  * limit, such that no single zone holds more than its
1879                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1880                  * The dirty limits take into account the zone's
1881                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1882                  * should be able to balance it without having to
1883                  * write pages from its LRU list.
1884                  *
1885                  * This may look like it could increase pressure on
1886                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1887                  * before they are full.  But the pages that do spill
1888                  * over are limited as the lower zones are protected
1889                  * by this very same mechanism.  It should not become
1890                  * a practical burden to them.
1891                  *
1892                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1893                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1894                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1895                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1896                  * zones are together not big enough to reach the
1897                  * global limit.  The proper fix for these situations
1898                  * will require awareness of zones in the
1899                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1900                  */
1901                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1902                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1903                         goto this_zone_full;
1904
1905                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1906                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1907                         unsigned long mark;
1908                         int ret;
1909
1910                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1911                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1912                                     classzone_idx, alloc_flags))
1913                                 goto try_this_zone;
1914
1915                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1916                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1917                                 /*
1918                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1919                                  * and before considering the first zone allowed
1920                                  * by the cpuset.
1921                                  */
1922                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1923                                 zlc_active = 1;
1924                                 did_zlc_setup = 1;
1925                         }
1926
1927                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1928                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1929                                 goto this_zone_full;
1930
1931                         /*
1932                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1933                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1934                          */
1935                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1936                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1937                                 continue;
1938
1939                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1940                         switch (ret) {
1941                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1942                                 /* did not scan */
1943                                 continue;
1944                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1945                                 /* scanned but unreclaimable */
1946                                 continue;
1947                         default:
1948                                 /* did we reclaim enough */
1949                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1950                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1951                                         goto try_this_zone;
1952
1953                                 /*
1954                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
1955                                  * Only mark the zone full if checking the min
1956                                  * watermark or if we failed to reclaim just
1957                                  * 1<<order pages or else the page allocator
1958                                  * fastpath will prematurely mark zones full
1959                                  * when the watermark is between the low and
1960                                  * min watermarks.
1961                                  */
1962                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
1963                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
1964                                         goto this_zone_full;
1965
1966                                 continue;
1967                         }
1968                 }
1969
1970 try_this_zone:
1971                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1972                                                 gfp_mask, migratetype);
1973                 if (page)
1974                         break;
1975 this_zone_full:
1976                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1977                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1978         }
1979
1980         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1981                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1982                 zlc_active = 0;
1983                 goto zonelist_scan;
1984         }
1985
1986         if (page)
1987                 /*
1988                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1989                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1990                  * that the caller is taking steps that will free more
1991                  * memory. The caller should avoid the page being used
1992                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1993                  */
1994                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1995
1996         return page;
1997 }
1998
1999 /*
2000  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2001  * meminfo in irq context.
2002  */
2003 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2004 {
2005         bool ret = false;
2006
2007 #if NODES_SHIFT > 8
2008         ret = in_interrupt();
2009 #endif
2010         return ret;
2011 }
2012
2013 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2014                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2015                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2016
2017 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2018 {
2019         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2020
2021         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2022             debug_guardpage_minorder() > 0)
2023                 return;
2024
2025         /*
2026          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2027          * be inhibited in non-blockable contexts.
2028          */
2029         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2030                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2031
2032         /*
2033          * This documents exceptions given to allocations in certain
2034          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2035          * of allowed nodes.
2036          */
2037         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2038                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2039                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2040                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2041         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2042                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2043
2044         if (fmt) {
2045                 struct va_format vaf;
2046                 va_list args;
2047
2048                 va_start(args, fmt);
2049
2050                 vaf.fmt = fmt;
2051                 vaf.va = &args;
2052
2053                 pr_warn("%pV", &vaf);
2054
2055                 va_end(args);
2056         }
2057
2058         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2059                 current->comm, order, gfp_mask);
2060
2061         dump_stack();
2062         if (!should_suppress_show_mem())
2063                 show_mem(filter);
2064 }
2065
2066 static inline int
2067 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2068                                 unsigned long did_some_progress,
2069                                 unsigned long pages_reclaimed)
2070 {
2071         /* Do not loop if specifically requested */
2072         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2073                 return 0;
2074
2075         /* Always retry if specifically requested */
2076         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2077                 return 1;
2078
2079         /*
2080          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2081          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2082          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2083          */
2084         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2085                 return 0;
2086
2087         /*
2088          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2089          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2090          * implementations.
2091          */
2092         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2093                 return 1;
2094
2095         /*
2096          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2097          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2098          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2099          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2100          * allocation still fails, we stop retrying.
2101          */
2102         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2103                 return 1;
2104
2105         return 0;
2106 }
2107
2108 static inline struct page *
2109 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2110         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2111         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2112         int migratetype)
2113 {
2114         struct page *page;
2115
2116         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2117         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2118                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2119                 return NULL;
2120         }
2121
2122         /*
2123          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2124          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2125          * we're still under heavy pressure.
2126          */
2127         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2128                 order, zonelist, high_zoneidx,
2129                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2130                 preferred_zone, migratetype);
2131         if (page)
2132                 goto out;
2133
2134         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2135                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2136                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2137                         goto out;
2138                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2139                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2140                         goto out;
2141                 /*
2142                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2143                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2144                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2145                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2146                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2147                  */
2148                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2149                         goto out;
2150         }
2151         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2152         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2153
2154 out:
2155         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2156         return page;
2157 }
2158
2159 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2160 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2161 static struct page *
2162 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2163         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2164         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2165         int migratetype, bool sync_migration,
2166         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2167         unsigned long *did_some_progress)
2168 {
2169         if (!order)
2170                 return NULL;
2171
2172         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2173                 *deferred_compaction = true;
2174                 return NULL;
2175         }
2176
2177         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2178         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2179                                                 nodemask, sync_migration,
2180                                                 contended_compaction);
2181         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2182
2183         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2184                 struct page *page;
2185
2186                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2187                 drain_pages(get_cpu());
2188                 put_cpu();
2189
2190                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2191                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2192                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2193                                 preferred_zone, migratetype);
2194                 if (page) {
2195                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2196                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2197                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2198                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2199                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2200                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2201                         return page;
2202                 }
2203
2204                 /*
2205                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2206                  * The most likely reason is that pages exist,
2207                  * but not enough to satisfy watermarks.
2208                  */
2209                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2210
2211                 /*
2212                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2213                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2214                  */
2215                 if (sync_migration)
2216                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2217
2218                 cond_resched();
2219         }
2220
2221         return NULL;
2222 }
2223 #else
2224 static inline struct page *
2225 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2226         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2227         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2228         int migratetype, bool sync_migration,
2229         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2230         unsigned long *did_some_progress)
2231 {
2232         return NULL;
2233 }
2234 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2235
2236 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2237 static int
2238 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2239                   nodemask_t *nodemask)
2240 {
2241         struct reclaim_state reclaim_state;
2242         int progress;
2243
2244         cond_resched();
2245
2246         /* We now go into synchronous reclaim */
2247         cpuset_memory_pressure_bump();
2248         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2249         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2250         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2251         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2252
2253         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2254
2255         current->reclaim_state = NULL;
2256         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2257         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2258
2259         cond_resched();
2260
2261         return progress;
2262 }
2263
2264 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2265 static inline struct page *
2266 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2267         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2268         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2269         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2270 {
2271         struct page *page = NULL;
2272         bool drained = false;
2273
2274         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2275                                                nodemask);
2276         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2277                 return NULL;
2278
2279         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2280         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2281                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2282
2283 retry:
2284         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2285                                         zonelist, high_zoneidx,
2286                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2287                                         preferred_zone, migratetype);
2288
2289         /*
2290          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2291          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2292          */
2293         if (!page && !drained) {
2294                 drain_all_pages();
2295                 drained = true;
2296                 goto retry;
2297         }
2298
2299         return page;
2300 }
2301
2302 /*
2303  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2304  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2305  */
2306 static inline struct page *
2307 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2308         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2309         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2310         int migratetype)
2311 {
2312         struct page *page;
2313
2314         do {
2315                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2316                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2317                         preferred_zone, migratetype);
2318
2319                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2320                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2321         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2322
2323         return page;
2324 }
2325
2326 static inline
2327 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2328                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2329                                                 enum zone_type classzone_idx)
2330 {
2331         struct zoneref *z;
2332         struct zone *zone;
2333
2334         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2335                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2336 }
2337
2338 static inline int
2339 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2340 {
2341         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2342         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2343
2344         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2345         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2346
2347         /*
2348          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2349          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2350          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2351          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2352          */
2353         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2354
2355         if (!wait) {
2356                 /*
2357                  * Not worth trying to allocate harder for
2358                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2359                  */
2360                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2361                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2362                 /*
2363                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2364                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2365                  */
2366                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2367         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2368                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2369
2370         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2371                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2372                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2373                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2374                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2375                 else if (!in_interrupt() &&
2376                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2377                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2378                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2379         }
2380 #ifdef CONFIG_CMA
2381         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2382                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2383 #endif
2384         return alloc_flags;
2385 }
2386
2387 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2388 {
2389         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2390 }
2391
2392 static inline struct page *
2393 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2394         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2395         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2396         int migratetype)
2397 {
2398         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2399         struct page *page = NULL;
2400         int alloc_flags;
2401         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2402         unsigned long did_some_progress;
2403         bool sync_migration = false;
2404         bool deferred_compaction = false;
2405         bool contended_compaction = false;
2406
2407         /*
2408          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2409          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2410          * be using allocators in order of preference for an area that is
2411          * too large.
2412          */
2413         if (order >= MAX_ORDER) {
2414                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2415                 return NULL;
2416         }
2417
2418         /*
2419          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2420          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2421          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2422          * using a larger set of nodes after it has established that the
2423          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2424          * over allocated.
2425          */
2426         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2427                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2428                 goto nopage;
2429
2430 restart:
2431         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2432                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2433                                                 zone_idx(preferred_zone));
2434
2435         /*
2436          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2437          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2438          * to how we want to proceed.
2439          */
2440         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2441
2442         /*
2443          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2444          * cpusets.
2445          */
2446         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2447                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2448                                         &preferred_zone);
2449
2450 rebalance:
2451         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2452         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2453                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2454                         preferred_zone, migratetype);
2455         if (page)
2456                 goto got_pg;
2457
2458         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2459         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2460                 /*
2461                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2462                  * the allocation is high priority and these type of
2463                  * allocations are system rather than user orientated
2464                  */
2465                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2466
2467                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2468                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2469                                 preferred_zone, migratetype);
2470                 if (page) {
2471                         goto got_pg;
2472                 }
2473         }
2474
2475         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2476         if (!wait)
2477                 goto nopage;
2478
2479         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2480         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2481                 goto nopage;
2482
2483         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2484         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2485                 goto nopage;
2486
2487         /*
2488          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2489          * attempts after direct reclaim are synchronous
2490          */
2491         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2492                                         zonelist, high_zoneidx,
2493                                         nodemask,
2494                                         alloc_flags, preferred_zone,
2495                                         migratetype, sync_migration,
2496                                         &contended_compaction,
2497                                         &deferred_compaction,
2498                                         &did_some_progress);
2499         if (page)
2500                 goto got_pg;
2501         sync_migration = true;
2502
2503         /*
2504          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2505          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2506          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2507          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2508          */
2509         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2510                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2511                 goto nopage;
2512
2513         /* Try direct reclaim and then allocating */
2514         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2515                                         zonelist, high_zoneidx,
2516                                         nodemask,
2517                                         alloc_flags, preferred_zone,
2518                                         migratetype, &did_some_progress);
2519         if (page)
2520                 goto got_pg;
2521
2522         /*
2523          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2524          * running out of options and have to consider going OOM
2525          */
2526         if (!did_some_progress) {
2527                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2528                         if (oom_killer_disabled)
2529                                 goto nopage;
2530                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2531                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2532                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2533                                 goto nopage;
2534                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2535                                         zonelist, high_zoneidx,
2536                                         nodemask, preferred_zone,
2537                                         migratetype);
2538                         if (page)
2539                                 goto got_pg;
2540
2541                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2542                                 /*
2543                                  * The oom killer is not called for high-order
2544                                  * allocations that may fail, so if no progress
2545                                  * is being made, there are no other options and
2546                                  * retrying is unlikely to help.
2547                                  */
2548                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2549                                         goto nopage;
2550                                 /*
2551                                  * The oom killer is not called for lowmem
2552                                  * allocations to prevent needlessly killing
2553                                  * innocent tasks.
2554                                  */
2555                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2556                                         goto nopage;
2557                         }
2558
2559                         goto restart;
2560                 }
2561         }
2562
2563         /* Check if we should retry the allocation */
2564         pages_reclaimed += did_some_progress;
2565         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2566                                                 pages_reclaimed)) {
2567                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2568                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2569                 goto rebalance;
2570         } else {
2571                 /*
2572                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2573                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2574                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2575                  */
2576                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2577                                         zonelist, high_zoneidx,
2578                                         nodemask,
2579                                         alloc_flags, preferred_zone,
2580                                         migratetype, sync_migration,
2581                                         &contended_compaction,
2582                                         &deferred_compaction,
2583                                         &did_some_progress);
2584                 if (page)
2585                         goto got_pg;
2586         }
2587
2588 nopage:
2589         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2590         return page;
2591 got_pg:
2592         if (kmemcheck_enabled)
2593                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2594
2595         return page;
2596 }
2597
2598 /*
2599  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2600  */
2601 struct page *
2602 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2603                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2604 {
2605         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2606         struct zone *preferred_zone;
2607         struct page *page = NULL;
2608         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2609         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2610         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2611         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2612
2613         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2614
2615         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2616
2617         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2618
2619         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2620                 return NULL;
2621
2622         /*
2623          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2624          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2625          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2626          */
2627         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2628                 return NULL;
2629
2630         /*
2631          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2632          * verified in the (always inline) callee
2633          */
2634         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2635                 return NULL;
2636
2637 retry_cpuset:
2638         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2639
2640         /* The preferred zone is used for statistics later */
2641         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2642                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2643                                 &preferred_zone);
2644         if (!preferred_zone)
2645                 goto out;
2646
2647 #ifdef CONFIG_CMA
2648         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2649                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2650 #endif
2651         /* First allocation attempt */
2652         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2653                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2654                         preferred_zone, migratetype);
2655         if (unlikely(!page)) {
2656                 /*
2657                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2658                  * can deadlock because I/O on the device might not
2659                  * complete.
2660                  */
2661                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2662                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2663                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2664                                 preferred_zone, migratetype);
2665         }
2666
2667         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2668
2669 out:
2670         /*
2671          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2672          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2673          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2674          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2675          */
2676         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2677                 goto retry_cpuset;
2678
2679         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2680
2681         return page;
2682 }
2683 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2684
2685 /*
2686  * Common helper functions.
2687  */
2688 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2689 {
2690         struct page *page;
2691
2692         /*
2693          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2694          * a highmem page
2695          */
2696         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2697
2698         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2699         if (!page)
2700                 return 0;
2701         return (unsigned long) page_address(page);
2702 }
2703 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2704
2705 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2706 {
2707         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2708 }
2709 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2710
2711 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2712 {
2713         if (put_page_testzero(page)) {
2714                 if (order == 0)
2715                         free_hot_cold_page(page, 0);
2716                 else
2717                         __free_pages_ok(page, order);
2718         }
2719 }
2720
2721 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2722
2723 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2724 {
2725         if (addr != 0) {
2726                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2727                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2728         }
2729 }
2730
2731 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2732
2733 /*
2734  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2735  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2736  *
2737  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2738  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2739  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2740  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2741  *
2742  * The caller knows better which flags it relies on.
2743  */
2744 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2745 {
2746         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2747         __free_pages(page, order);
2748 }
2749
2750 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2751 {
2752         if (addr != 0) {
2753                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2754                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2755         }
2756 }
2757
2758 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2759 {
2760         if (addr) {
2761                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2762                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2763
2764                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2765                 while (used < alloc_end) {
2766                         free_page(used);
2767                         used += PAGE_SIZE;
2768                 }
2769         }
2770         return (void *)addr;
2771 }
2772
2773 /**
2774  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2775  * @size: the number of bytes to allocate
2776  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2777  *
2778  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2779  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2780  * allocate memory in power-of-two pages.
2781  *
2782  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2783  *
2784  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2785  */
2786 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2787 {
2788         unsigned int order = get_order(size);
2789         unsigned long addr;
2790
2791         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2792         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2793 }
2794 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2795
2796 /**
2797  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2798  *                         pages on a node.
2799  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2800  * @size: the number of bytes to allocate
2801  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2802  *
2803  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2804  * back.
2805  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2806  * but is not exact.
2807  */
2808 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2809 {
2810         unsigned order = get_order(size);
2811         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2812         if (!p)
2813                 return NULL;
2814         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2815 }
2816 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2817
2818 /**
2819  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2820  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2821  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2822  *
2823  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2824  */
2825 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2826 {
2827         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2828         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2829
2830         while (addr < end) {
2831                 free_page(addr);
2832                 addr += PAGE_SIZE;
2833         }
2834 }
2835 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2836
2837 /**
2838  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2839  * @offset: The zone index of the highest zone
2840  *
2841  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2842  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2843  * zone, the number of pages is calculated as:
2844  *     managed_pages - high_pages
2845  */
2846 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2847 {
2848         struct zoneref *z;
2849         struct zone *zone;
2850
2851         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2852         unsigned long sum = 0;
2853
2854         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2855
2856         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2857                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2858                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2859                 if (size > high)
2860                         sum += size - high;
2861         }
2862
2863         return sum;
2864 }
2865
2866 /**
2867  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2868  *
2869  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2870  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2871  */
2872 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2873 {
2874         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2875 }
2876 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2877
2878 /**
2879  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2880  *
2881  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2882  * high watermark within all zones.
2883  */
2884 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2885 {
2886         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2887 }
2888
2889 static inline void show_node(struct zone *zone)
2890 {
2891         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2892                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2893 }
2894
2895 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2896 {
2897         val->totalram = totalram_pages;
2898         val->sharedram = 0;
2899         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2900         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2901         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2902         val->freehigh = nr_free_highpages();
2903         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2904 }
2905
2906 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2907
2908 #ifdef CONFIG_NUMA
2909 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2910 {
2911         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2912
2913         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2914         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2915 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2916         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2917         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2918                         NR_FREE_PAGES);
2919 #else
2920         val->totalhigh = 0;
2921         val->freehigh = 0;
2922 #endif
2923         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2924 }
2925 #endif
2926
2927 /*
2928  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2929  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2930  */
2931 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2932 {
2933         bool ret = false;
2934         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2935
2936         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2937                 goto out;
2938
2939         do {
2940                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2941                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2942         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2943 out:
2944         return ret;
2945 }
2946
2947 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2948
2949 static void show_migration_types(unsigned char type)
2950 {
2951         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2952                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2953                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2954                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2955                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2956 #ifdef CONFIG_CMA
2957                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2958 #endif
2959 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2960                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2961 #endif
2962         };
2963         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2964         char *p = tmp;
2965         int i;
2966
2967         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2968                 if (type & (1 << i))
2969                         *p++ = types[i];
2970         }
2971
2972         *p = '\0';
2973         printk("(%s) ", tmp);
2974 }
2975
2976 /*
2977  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2978  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2979  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2980  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2981  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2982  */
2983 void show_free_areas(unsigned int filter)
2984 {
2985         int cpu;
2986         struct zone *zone;
2987
2988         for_each_populated_zone(zone) {
2989                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2990                         continue;
2991                 show_node(zone);
2992                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2993
2994                 for_each_online_cpu(cpu) {
2995                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2996
2997                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2998
2999                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3000                                cpu, pageset->pcp.high,
3001                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3002                 }
3003         }
3004
3005         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3006                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3007                 " unevictable:%lu"
3008                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3009                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3010                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3011                 " free_cma:%lu\n",
3012                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3013                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3014                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3015                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3016                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3017                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3018                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3019                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3020                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3021                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3022                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3023                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3024                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3025                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3026                 global_page_state(NR_SHMEM),
3027                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3028                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3029                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3030
3031         for_each_populated_zone(zone) {
3032                 int i;
3033
3034                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3035                         continue;
3036                 show_node(zone);
3037                 printk("%s"
3038                         " free:%lukB"
3039                         " min:%lukB"
3040                         " low:%lukB"
3041                         " high:%lukB"
3042                         " active_anon:%lukB"
3043                         " inactive_anon:%lukB"
3044                         " active_file:%lukB"
3045                         " inactive_file:%lukB"
3046                         " unevictable:%lukB"
3047                         " isolated(anon):%lukB"
3048                         " isolated(file):%lukB"
3049                         " present:%lukB"
3050                         " managed:%lukB"
3051                         " mlocked:%lukB"
3052                         " dirty:%lukB"
3053                         " writeback:%lukB"
3054                         " mapped:%lukB"
3055                         " shmem:%lukB"
3056                         " slab_reclaimable:%lukB"
3057                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3058                         " kernel_stack:%lukB"
3059                         " pagetables:%lukB"
3060                         " unstable:%lukB"
3061                         " bounce:%lukB"
3062                         " free_cma:%lukB"
3063                         " writeback_tmp:%lukB"
3064                         " pages_scanned:%lu"
3065                         " all_unreclaimable? %s"
3066                         "\n",
3067                         zone->name,
3068                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3069                         K(min_wmark_pages(zone)),
3070                         K(low_wmark_pages(zone)),
3071                         K(high_wmark_pages(zone)),
3072                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3073                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3074                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3075                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3076                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3077                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3078                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3079                         K(zone->present_pages),
3080                         K(zone->managed_pages),
3081                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3082                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3083                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3084                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3085                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3086                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3087                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3088                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3089                                 THREAD_SIZE / 1024,
3090                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3091                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3092                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3093                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3094                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3095                         zone->pages_scanned,
3096                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3097                         );
3098                 printk("lowmem_reserve[]:");
3099                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3100                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3101                 printk("\n");
3102         }
3103
3104         for_each_populated_zone(zone) {
3105                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3106                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3107
3108                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3109                         continue;
3110                 show_node(zone);
3111                 printk("%s: ", zone->name);
3112
3113                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3114                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3115                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3116                         int type;
3117
3118                         nr[order] = area->nr_free;
3119                         total += nr[order] << order;
3120
3121                         types[order] = 0;
3122                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3123                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3124                                         types[order] |= 1 << type;
3125                         }
3126                 }
3127                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3128                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3129                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3130                         if (nr[order])
3131                                 show_migration_types(types[order]);
3132                 }
3133                 printk("= %lukB\n", K(total));
3134         }
3135
3136         hugetlb_show_meminfo();
3137
3138         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3139
3140         show_swap_cache_info();
3141 }
3142
3143 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3144 {
3145         zoneref->zone = zone;
3146         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3147 }
3148
3149 /*
3150  * Builds allocation fallback zone lists.
3151  *
3152  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3153  */
3154 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3155                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3156 {
3157         struct zone *zone;
3158
3159         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3160         zone_type++;
3161
3162         do {
3163                 zone_type--;
3164                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3165                 if (populated_zone(zone)) {
3166                         zoneref_set_zone(zone,
3167                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3168                         check_highest_zone(zone_type);
3169                 }
3170
3171         } while (zone_type);
3172         return nr_zones;
3173 }
3174
3175
3176 /*
3177  *  zonelist_order:
3178  *  0 = automatic detection of better ordering.
3179  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3180  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3181  *
3182  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3183  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3184  */
3185 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3186 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3187 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3188
3189 /* zonelist order in the kernel.
3190  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3191  */
3192 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3193 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3194
3195
3196 #ifdef CONFIG_NUMA
3197 /* The value user specified ....changed by config */
3198 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3199 /* string for sysctl */
3200 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3201 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3202
3203 /*
3204  * interface for configure zonelist ordering.
3205  * command line option "numa_zonelist_order"
3206  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3207  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3208  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3209  */
3210
3211 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3212 {
3213         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3214                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3215         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3216                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3217         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3218                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3219         } else {
3220                 printk(KERN_WARNING
3221                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3222                         "%s\n", s);
3223                 return -EINVAL;
3224         }
3225         return 0;
3226 }
3227
3228 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3229 {
3230         int ret;
3231
3232         if (!s)
3233                 return 0;
3234
3235         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3236         if (ret == 0)
3237                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3238
3239         return ret;
3240 }
3241 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3242
3243 /*
3244  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3245  */
3246 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3247                 void __user *buffer, size_t *length,
3248                 loff_t *ppos)
3249 {
3250         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3251         int ret;
3252         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3253
3254         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3255         if (write) {
3256                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3257                         ret = -EINVAL;
3258                         goto out;
3259                 }
3260                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3261         }
3262         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3263         if (ret)
3264                 goto out;
3265         if (write) {
3266                 int oldval = user_zonelist_order;
3267
3268                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3269                 if (ret) {
3270                         /*
3271                          * bogus value.  restore saved string
3272                          */
3273                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3274                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3275                         user_zonelist_order = oldval;
3276                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3277                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3278                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3279                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3280                 }
3281         }
3282 out:
3283         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3284         return ret;
3285 }
3286
3287
3288 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3289 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3290
3291 /**
3292  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3293  * @node: node whose fallback list we're appending
3294  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3295  *
3296  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3297  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3298  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3299  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3300  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3301  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3302  * on them otherwise.
3303  * It returns -1 if no node is found.
3304  */
3305 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3306 {
3307         int n, val;
3308         int min_val = INT_MAX;
3309         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3310         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3311
3312         /* Use the local node if we haven't already */
3313         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3314                 node_set(node, *used_node_mask);
3315                 return node;
3316         }
3317
3318         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3319
3320                 /* Don't want a node to appear more than once */
3321                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3322                         continue;
3323
3324                 /* Use the distance array to find the distance */
3325                 val = node_distance(node, n);
3326
3327                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3328                 val += (n < node);
3329
3330                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3331                 tmp = cpumask_of_node(n);
3332                 if (!cpumask_empty(tmp))
3333                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3334
3335                 /* Slight preference for less loaded node */
3336                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3337                 val += node_load[n];
3338
3339                 if (val < min_val) {
3340                         min_val = val;
3341                         best_node = n;
3342                 }
3343         }
3344
3345         if (best_node >= 0)
3346                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3347
3348         return best_node;
3349 }
3350
3351
3352 /*
3353  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3354  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3355  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3356  */
3357 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3358 {
3359         int j;
3360         struct zonelist *zonelist;
3361
3362         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3363         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3364                 ;
3365         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3366                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3367         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3368         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3369 }
3370
3371 /*
3372  * Build gfp_thisnode zonelists
3373  */
3374 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3375 {
3376         int j;
3377         struct zonelist *zonelist;
3378
3379         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3380         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3381         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3382         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3383 }
3384
3385 /*
3386  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3387  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3388  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3389  * may still exist in local DMA zone.
3390  */
3391 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3392
3393 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3394 {
3395         int pos, j, node;
3396         int zone_type;          /* needs to be signed */
3397         struct zone *z;
3398         struct zonelist *zonelist;
3399
3400         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3401         pos = 0;
3402         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3403                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3404                         node = node_order[j];
3405                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3406                         if (populated_zone(z)) {
3407                                 zoneref_set_zone(z,
3408                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3409                                 check_highest_zone(zone_type);
3410                         }
3411                 }
3412         }
3413         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3414         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3415 }
3416
3417 static int default_zonelist_order(void)
3418 {
3419         int nid, zone_type;
3420         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3421         struct zone *z;
3422         int average_size;
3423         /*
3424          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3425          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3426          * into OOM very easily.
3427          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3428          */
3429         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3430         low_kmem_size = 0;
3431         total_size = 0;
3432         for_each_online_node(nid) {
3433                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3434                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3435                         if (populated_zone(z)) {
3436                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3437                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3438                                 total_size += z->managed_pages;
3439                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3440                                 /*
3441                                  * If any node has only lowmem, then node order
3442                                  * is preferred to allow kernel allocations
3443                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3444                                  * on other nodes when there is an abundance of
3445                                  * lowmem available to allocate from.
3446                                  */
3447                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3448                         }
3449                 }
3450         }
3451         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3452             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3453                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3454         /*
3455          * look into each node's config.
3456          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3457          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3458          */
3459         average_size = total_size /
3460                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3461         for_each_online_node(nid) {
3462                 low_kmem_size = 0;
3463                 total_size = 0;
3464                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3465                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3466                         if (populated_zone(z)) {
3467                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3468                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3469                                 total_size += z->present_pages;
3470                         }
3471                 }
3472                 if (low_kmem_size &&
3473                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3474                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3475                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3476         }
3477         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3478 }
3479
3480 static void set_zonelist_order(void)
3481 {
3482         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3483                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3484         else
3485                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3486 }
3487
3488 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3489 {
3490         int j, node, load;
3491         enum zone_type i;
3492         nodemask_t used_mask;
3493         int local_node, prev_node;
3494         struct zonelist *zonelist;
3495         int order = current_zonelist_order;
3496
3497         /* initialize zonelists */
3498         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3499                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3500                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3501                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3502         }
3503
3504         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3505         local_node = pgdat->node_id;
3506         load = nr_online_nodes;
3507         prev_node = local_node;
3508         nodes_clear(used_mask);
3509
3510         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3511         j = 0;
3512
3513         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3514                 /*
3515                  * We don't want to pressure a particular node.
3516                  * So adding penalty to the first node in same
3517                  * distance group to make it round-robin.
3518                  */
3519                 if (node_distance(local_node, node) !=
3520                     node_distance(local_node, prev_node))
3521                         node_load[node] = load;
3522
3523                 prev_node = node;
3524                 load--;
3525                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3526                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3527                 else
3528                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3529         }
3530
3531         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3532                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3533                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3534         }
3535
3536         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3537 }
3538
3539 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3540 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3541 {
3542         struct zonelist *zonelist;
3543         struct zonelist_cache *zlc;
3544         struct zoneref *z;
3545
3546         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3547         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3548         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3549         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3550                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3551 }
3552
3553 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3554 /*
3555  * Return node id of node used for "local" allocations.
3556  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3557  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3558  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3559  */
3560 int local_memory_node(int node)
3561 {
3562         struct zone *zone;
3563
3564         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3565                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3566                                    NULL,
3567                                    &zone);
3568         return zone->node;
3569 }
3570 #endif
3571
3572 #else   /* CONFIG_NUMA */
3573
3574 static void set_zonelist_order(void)
3575 {
3576         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3577 }
3578
3579 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3580 {
3581         int node, local_node;
3582         enum zone_type j;
3583         struct zonelist *zonelist;
3584
3585         local_node = pgdat->node_id;
3586
3587         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3588         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3589
3590         /*
3591          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3592          * of all the other nodes.
3593          * We don't want to pressure a particular node, so when
3594          * building the zones for node N, we make sure that the
3595          * zones coming right after the local ones are those from
3596          * node N+1 (modulo N)
3597          */
3598         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3599                 if (!node_online(node))
3600                         continue;
3601                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3602                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3603         }
3604         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3605                 if (!node_online(node))
3606                         continue;
3607                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3608                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3609         }
3610
3611         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3612         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3613 }
3614
3615 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3616 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3617 {
3618         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3619 }
3620
3621 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3622
3623 /*
3624  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3625  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3626  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3627  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3628  * with interrupts disabled.
3629  *
3630  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3631  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3632  * hotplugged processors.
3633  *
3634  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3635  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3636  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3637  */
3638 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3639 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3640 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3641
3642 /*
3643  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3644  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3645  */
3646 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3647
3648 /* return values int ....just for stop_machine() */
3649 static int __build_all_zonelists(void *data)
3650 {
3651         int nid;
3652         int cpu;
3653         pg_data_t *self = data;
3654
3655 #ifdef CONFIG_NUMA
3656         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3657 #endif
3658
3659         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3660                 build_zonelists(self);
3661                 build_zonelist_cache(self);
3662         }
3663
3664         for_each_online_node(nid) {
3665                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3666
3667                 build_zonelists(pgdat);
3668                 build_zonelist_cache(pgdat);
3669         }
3670
3671         /*
3672          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3673          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3674          * each zone will be allocated later when the per cpu
3675          * allocator is available.
3676          *
3677          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3678          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3679          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3680          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3681          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3682          * (a chicken-egg dilemma).
3683          */
3684         for_each_possible_cpu(cpu) {
3685                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3686
3687 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3688                 /*
3689                  * We now know the "local memory node" for each node--
3690                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3691                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3692                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3693                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3694                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3695                  */
3696                 if (cpu_online(cpu))
3697                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3698 #endif
3699         }
3700
3701         return 0;
3702 }
3703
3704 /*
3705  * Called with zonelists_mutex held always
3706  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3707  */
3708 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3709 {
3710         set_zonelist_order();
3711
3712         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3713                 __build_all_zonelists(NULL);
3714                 mminit_verify_zonelist();
3715                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3716         } else {
3717 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3718                 if (zone)
3719                         setup_zone_pageset(zone);
3720 #endif
3721                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3722                    of zonelist */
3723                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3724                 /* cpuset refresh routine should be here */
3725         }
3726         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3727         /*
3728          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3729          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3730          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3731          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3732          * disabled and enable it later
3733          */
3734         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3735                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3736         else
3737                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3738
3739         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3740                 "Total pages: %ld\n",
3741                         nr_online_nodes,
3742                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3743                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3744                         vm_total_pages);
3745 #ifdef CONFIG_NUMA
3746         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3747 #endif
3748 }
3749
3750 /*
3751  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3752  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3753  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3754  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3755  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3756  * conservative, even though it seems large.
3757  *
3758  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3759  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3760  */
3761 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3762
3763 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3764 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3765 {
3766         unsigned long size = 1;
3767
3768         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3769
3770         while (size < pages)
3771                 size <<= 1;
3772
3773         /*
3774          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3775          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3776          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3777          */
3778         size = min(size, 4096UL);
3779
3780         return max(size, 4UL);
3781 }
3782 #else
3783 /*
3784  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3785  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3786  *
3787  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3788  *
3789  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3790  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3791  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3792  *
3793  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3794  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3795  *
3796  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3797  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3798  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3799  */
3800 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3801 {
3802         return 4096UL;
3803 }
3804 #endif
3805
3806 /*
3807  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3808  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3809  * hash function before the remainder is taken.
3810  */
3811 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3812 {
3813         return ffz(~size);
3814 }
3815
3816 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3817
3818 /*
3819  * Check if a pageblock contains reserved pages
3820  */
3821 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3822 {
3823         unsigned long pfn;
3824
3825         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3826                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3827                         return 1;
3828         }
3829         return 0;
3830 }
3831
3832 /*
3833  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3834  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3835  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3836  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3837  * blocks as reclaim kicks in
3838  */
3839 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3840 {
3841         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3842         struct page *page;
3843         unsigned long block_migratetype;
3844         int reserve;
3845
3846         /*
3847          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3848          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3849          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3850          * the block.
3851          */
3852         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3853         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3854         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3855         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3856                                                         pageblock_order;
3857
3858         /*
3859          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3860          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3861          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3862          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3863          * future allocation of hugepages at runtime.
3864          */
3865         reserve = min(2, reserve);
3866
3867         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3868                 if (!pfn_valid(pfn))
3869                         continue;
3870                 page = pfn_to_page(pfn);
3871
3872                 /* Watch out for overlapping nodes */
3873                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3874                         continue;
3875
3876                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3877
3878                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3879                 if (reserve > 0) {
3880                         /*
3881                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3882                          * them.
3883                          */
3884                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3885                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3886                                 continue;
3887
3888                         /* If this block is reserved, account for it */
3889                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3890                                 reserve--;
3891                                 continue;
3892                         }
3893
3894                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3895                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3896                                 set_pageblock_migratetype(page,
3897                                                         MIGRATE_RESERVE);
3898                                 move_freepages_block(zone, page,
3899                                                         MIGRATE_RESERVE);
3900                                 reserve--;
3901                                 continue;
3902                         }
3903                 }
3904
3905                 /*
3906                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3907                  * take it back
3908                  */
3909                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3910                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3911                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3912                 }
3913         }
3914 }
3915
3916 /*
3917  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3918  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3919  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3920  */
3921 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3922                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3923 {
3924         struct page *page;
3925         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3926         unsigned long pfn;
3927         struct zone *z;
3928
3929         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3930                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3931
3932         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3933         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3934                 /*
3935                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3936                  * handed to this function.  They do not
3937                  * exist on hotplugged memory.
3938                  */
3939                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3940                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3941                                 continue;
3942                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3943                                 continue;
3944                 }
3945                 page = pfn_to_page(pfn);
3946                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3947                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3948                 init_page_count(page);
3949                 page_mapcount_reset(page);
3950                 page_nid_reset_last(page);
3951                 SetPageReserved(page);
3952                 /*
3953                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3954                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3955                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3956                  * the address space during boot when many long-lived
3957                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3958                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3959                  * setup_zone_migrate_reserve()
3960                  *
3961                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3962                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3963                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3964                  * pfn out of zone.
3965                  */
3966                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3967                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3968                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3969                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3970
3971                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3972 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3973                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3974                 if (!is_highmem_idx(zone))
3975                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3976 #endif
3977         }
3978 }
3979
3980 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3981 {
3982         int order, t;
3983         for_each_migratetype_order(order, t) {
3984                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3985                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3986         }
3987 }
3988
3989 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3990 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3991         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3992 #endif
3993
3994 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3995 {
3996 #ifdef CONFIG_MMU
3997         int batch;
3998
3999         /*
4000          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4001          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4002          *
4003          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4004          */
4005         batch = zone->managed_pages / 1024;
4006         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4007                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4008         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4009         if (batch < 1)
4010                 batch = 1;
4011
4012         /*
4013          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4014          * of 2 value was found to be more likely to have
4015          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4016          *
4017          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4018          * batches of pages, one task can end up with a lot
4019          * of pages of one half of the possible page colors
4020          * and the other with pages of the other colors.
4021          */
4022         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4023
4024         return batch;
4025
4026 #else
4027         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4028          * conditions.
4029          *
4030          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4031          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4032          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4033          *
4034          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4035          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4036          * can be a significant delay between the individual batches being
4037          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4038          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4039          */
4040         return 0;
4041 #endif
4042 }
4043
4044 /*
4045  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4046  * ->batch must never be higher then ->high.
4047  * The following function updates them in a safe manner without read side
4048  * locking.
4049  *
4050  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4051  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4052  *
4053  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4054  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4055  * exist).
4056  */
4057 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4058                 unsigned long batch)
4059 {
4060        /* start with a fail safe value for batch */
4061         pcp->batch = 1;
4062         smp_wmb();
4063
4064        /* Update high, then batch, in order */
4065         pcp->high = high;
4066         smp_wmb();
4067
4068         pcp->batch = batch;
4069 }
4070
4071 /* a companion to pageset_set_high() */
4072 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4073 {
4074         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4075 }
4076
4077 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4078 {
4079         struct per_cpu_pages *pcp;
4080         int migratetype;
4081
4082         memset(p, 0, sizeof(*p));
4083
4084         pcp = &p->pcp;
4085         pcp->count = 0;
4086         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4087                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4088 }
4089
4090 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4091 {
4092         pageset_init(p);
4093         pageset_set_batch(p, batch);
4094 }
4095
4096 /*
4097  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4098  * to the value high for the pageset p.
4099  */
4100 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4101                                 unsigned long high)
4102 {
4103         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4104         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4105                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4106
4107         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4108 }
4109
4110 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4111                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4112 {
4113         if (percpu_pagelist_fraction)
4114                 pageset_set_high(pcp,
4115                         (zone->managed_pages /
4116                                 percpu_pagelist_fraction));
4117         else
4118                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4119 }
4120
4121 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4122 {
4123         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4124
4125         pageset_init(pcp);
4126         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4127 }
4128
4129 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4130 {
4131         int cpu;
4132         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4133         for_each_possible_cpu(cpu)
4134                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4135 }
4136
4137 /*
4138  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4139  * Before this call only boot pagesets were available.
4140  */
4141 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4142 {
4143         struct zone *zone;
4144
4145         for_each_populated_zone(zone)
4146                 setup_zone_pageset(zone);
4147 }
4148
4149 static noinline __init_refok
4150 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4151 {
4152         int i;
4153         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4154         size_t alloc_size;
4155
4156         /*
4157          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4158          * per zone.
4159          */
4160         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4161                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4162         zone->wait_table_bits =
4163                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4164         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4165                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4166
4167         if (!slab_is_available()) {
4168                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4169                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4170         } else {
4171                 /*
4172                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4173                  * via memory hot-add.
4174                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4175                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4176                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4177                  * node itself as well.
4178                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4179                  * necessary.
4180                  */
4181                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4182         }
4183         if (!zone->wait_table)
4184                 return -ENOMEM;
4185
4186         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4187                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4188
4189         return 0;
4190 }
4191
4192 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4193 {
4194         /*
4195          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4196          * relies on the ability of the linker to provide the
4197          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4198          */
4199         zone->pageset = &boot_pageset;
4200
4201         if (zone->present_pages)
4202                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4203                         zone->name, zone->present_pages,
4204                                          zone_batchsize(zone));
4205 }
4206
4207 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4208                                         unsigned long zone_start_pfn,
4209                                         unsigned long size,
4210                                         enum memmap_context context)
4211 {
4212         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4213         int ret;
4214         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4215         if (ret)
4216                 return ret;
4217         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4218
4219         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4220
4221         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4222                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4223                         pgdat->node_id,
4224                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4225                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4226
4227         zone_init_free_lists(zone);
4228
4229         return 0;
4230 }
4231
4232 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4233 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4234 /*
4235  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4236  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4237  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4238  * alternative
4239  */
4240 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4241 {
4242         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4243         int i, nid;
4244         /*
4245          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4246          * when the kernel is running single-threaded.
4247          */
4248         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4249         static int __meminitdata last_nid;
4250
4251         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4252                 return last_nid;
4253
4254         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4255                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn) {
4256                         last_start_pfn = start_pfn;
4257                         last_end_pfn = end_pfn;
4258                         last_nid = nid;
4259                         return nid;
4260                 }
4261         /* This is a memory hole */
4262         return -1;
4263 }
4264 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4265
4266 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4267 {
4268         int nid;
4269
4270         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4271         if (nid >= 0)
4272                 return nid;
4273         /* just returns 0 */
4274         return 0;
4275 }
4276
4277 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4278 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4279 {
4280         int nid;
4281
4282         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4283         if (nid >= 0 && nid != node)
4284                 return false;
4285         return true;
4286 }
4287 #endif
4288
4289 /**
4290  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4291  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4292  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4293  *
4294  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4295  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4296  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4297  */
4298 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4299 {
4300         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4301         int i, this_nid;
4302
4303         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4304                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4305                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4306
4307                 if (start_pfn < end_pfn)
4308                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4309                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4310                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4311         }
4312 }
4313
4314 /**
4315  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4316  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4317  *
4318  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4319  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4320  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4321  */
4322 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4323 {
4324         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4325         int i, this_nid;
4326
4327         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4328                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4329 }
4330
4331 /**
4332  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4333  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4334  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4335  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4336  *
4337  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4338  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4339  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4340  * PFNs will be 0.
4341  */
4342 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4343                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4344 {
4345         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4346         int i;
4347
4348         *start_pfn = -1UL;
4349         *end_pfn = 0;
4350
4351         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4352                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4353                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4354         }
4355
4356         if (*start_pfn == -1UL)
4357                 *start_pfn = 0;
4358 }
4359
4360 /*
4361  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4362  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4363  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4364  */
4365 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4366 {
4367         int zone_index;
4368         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4369                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4370                         continue;
4371
4372                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4373                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4374                         break;
4375         }
4376
4377         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4378         movable_zone = zone_index;
4379 }
4380
4381 /*
4382  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4383  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4384  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4385  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4386  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4387  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4388  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4389  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4390  */
4391 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4392                                         unsigned long zone_type,
4393                                         unsigned long node_start_pfn,
4394                                         unsigned long node_end_pfn,
4395                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4396                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4397 {
4398         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4399         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4400                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4401                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4402                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4403                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4404                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4405
4406                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4407                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4408                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4409                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4410
4411                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4412                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4413                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4414         }
4415 }
4416
4417 /*
4418  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4419  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4420  */
4421 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4422                                         unsigned long zone_type,
4423                                         unsigned long *ignored)
4424 {
4425         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4426         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4427
4428         /* Get the start and end of the node and zone */
4429         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4430         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4431         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4432         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4433                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4434                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4435
4436         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4437         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4438                 return 0;
4439
4440         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4441         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4442         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4443
4444         /* Return the spanned pages */
4445         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4446 }
4447
4448 /*
4449  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4450  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4451  */
4452 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4453                                 unsigned long range_start_pfn,
4454                                 unsigned long range_end_pfn)
4455 {
4456         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4457         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4458         int i;
4459
4460         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4461                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4462                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4463                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4464         }
4465         return nr_absent;
4466 }
4467
4468 /**
4469  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4470  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4471  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4472  *
4473  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4474  */
4475 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4476                                                         unsigned long end_pfn)
4477 {
4478         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4479 }
4480
4481 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4482 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4483                                         unsigned long zone_type,
4484                                         unsigned long *ignored)
4485 {
4486         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4487         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4488         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4489         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4490
4491         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4492         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4493         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4494
4495         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4496                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4497                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4498         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4499 }
4500
4501 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4502 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4503                                         unsigned long zone_type,
4504                                         unsigned long *zones_size)
4505 {
4506         return zones_size[zone_type];
4507 }
4508
4509 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4510                                                 unsigned long zone_type,
4511                                                 unsigned long *zholes_size)
4512 {
4513         if (!zholes_size)
4514                 return 0;
4515
4516         return zholes_size[zone_type];
4517 }
4518
4519 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4520
4521 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4522                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4523 {
4524         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4525         enum zone_type i;
4526
4527         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4528                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4529                                                                 zones_size);
4530         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4531
4532         realtotalpages = totalpages;
4533         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4534                 realtotalpages -=
4535                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4536                                                                 zholes_size);
4537         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4538         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4539                                                         realtotalpages);
4540 }
4541
4542 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4543 /*
4544  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4545  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4546  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4547  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4548  * bytes.
4549  */
4550 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4551 {
4552         unsigned long usemapsize;
4553
4554         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4555         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4556         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4557         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4558         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4559
4560         return usemapsize / 8;
4561 }
4562
4563 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4564                                 struct zone *zone,
4565                                 unsigned long zone_start_pfn,
4566                                 unsigned long zonesize)
4567 {
4568         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4569         zone->pageblock_flags = NULL;
4570         if (usemapsize)
4571                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4572                                                                    usemapsize);
4573 }
4574 #else
4575 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4576                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4577 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4578
4579 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4580
4581 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4582 void __init set_pageblock_order(void)
4583 {
4584         unsigned int order;
4585
4586         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4587         if (pageblock_order)
4588                 return;
4589
4590         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4591                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4592         else
4593                 order = MAX_ORDER - 1;
4594
4595         /*
4596          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4597          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4598          * powerpc.
4599          */
4600         pageblock_order = order;
4601 }
4602 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4603
4604 /*
4605  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4606  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4607  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4608  * the kernel config
4609  */
4610 void __init set_pageblock_order(void)
4611 {
4612 }
4613
4614 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4615
4616 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4617                                                    unsigned long present_pages)
4618 {
4619         unsigned long pages = spanned_pages;
4620
4621         /*
4622          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4623          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4624          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4625          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4626          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4627          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4628          */
4629         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4630             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4631                 pages = present_pages;
4632
4633         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4634 }
4635
4636 /*
4637  * Set up the zone data structures:
4638  *   - mark all pages reserved
4639  *   - mark all memory queues empty
4640  *   - clear the memory bitmaps
4641  *
4642  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4643  */
4644 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4645                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4646 {
4647         enum zone_type j;
4648         int nid = pgdat->node_id;
4649         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4650         int ret;
4651
4652         pgdat_resize_init(pgdat);
4653 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4654         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4655         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4656         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4657 #endif
4658         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4659         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4660         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4661
4662         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4663                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4664                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4665
4666                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4667                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4668                                                                 zholes_size);
4669
4670                 /*
4671                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4672                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4673                  * and per-cpu initialisations
4674                  */
4675                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4676                 if (freesize >= memmap_pages) {
4677                         freesize -= memmap_pages;
4678                         if (memmap_pages)
4679                                 printk(KERN_DEBUG
4680                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4681                                        zone_names[j], memmap_pages);
4682                 } else
4683                         printk(KERN_WARNING
4684                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4685                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4686
4687                 /* Account for reserved pages */
4688                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4689                         freesize -= dma_reserve;
4690                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4691                                         zone_names[0], dma_reserve);
4692                 }
4693
4694                 if (!is_highmem_idx(j))
4695                         nr_kernel_pages += freesize;
4696                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4697                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4698                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4699                 nr_all_pages += freesize;
4700
4701                 zone->spanned_pages = size;
4702                 zone->present_pages = realsize;
4703                 /*
4704                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4705                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4706                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4707                  */
4708                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4709 #ifdef CONFIG_NUMA
4710                 zone->node = nid;
4711                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4712                                                 / 100;
4713                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4714 #endif
4715                 zone->name = zone_names[j];
4716                 spin_lock_init(&zone->lock);
4717                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4718                 zone_seqlock_init(zone);
4719                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4720
4721                 zone_pcp_init(zone);
4722                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4723                 if (!size)
4724                         continue;
4725
4726                 set_pageblock_order();
4727                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4728                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4729                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4730                 BUG_ON(ret);
4731                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4732                 zone_start_pfn += size;
4733         }
4734 }
4735
4736 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4737 {
4738         /* Skip empty nodes */
4739         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4740                 return;
4741
4742 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4743         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4744         if (!pgdat->node_mem_map) {
4745                 unsigned long size, start, end;
4746                 struct page *map;
4747
4748                 /*
4749                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4750                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4751                  * for the buddy allocator to function correctly.
4752                  */
4753                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4754                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4755                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4756                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4757                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4758                 if (!map)
4759                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4760                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4761         }
4762 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4763         /*
4764          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4765          */
4766         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4767                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4768 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4769                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4770                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4771 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4772         }
4773 #endif
4774 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4775 }
4776
4777 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4778                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4779 {
4780         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4781
4782         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4783         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4784
4785         pgdat->node_id = nid;
4786         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4787         init_zone_allows_reclaim(nid);
4788         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4789
4790         alloc_node_mem_map(pgdat);
4791 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4792         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4793                 nid, (unsigned long)pgdat,
4794                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4795 #endif
4796
4797         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4798 }
4799
4800 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4801
4802 #if MAX_NUMNODES > 1
4803 /*
4804  * Figure out the number of possible node ids.
4805  */
4806 void __init setup_nr_node_ids(void)
4807 {
4808         unsigned int node;
4809         unsigned int highest = 0;
4810
4811         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4812                 highest = node;
4813         nr_node_ids = highest + 1;
4814 }
4815 #endif
4816
4817 /**
4818  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4819  *
4820  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4821  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4822  * all the nodes.
4823  *
4824  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4825  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4826  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4827  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4828  *
4829  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4830  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4831  * populated node map.
4832  *
4833  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4834  * requirement (single node).
4835  */
4836 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4837 {
4838         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4839         unsigned long start, end, mask;
4840         int last_nid = -1;
4841         int i, nid;
4842
4843         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4844                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4845                         last_nid = nid;
4846                         last_end = end;
4847                         continue;
4848                 }
4849
4850                 /*
4851                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4852                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4853                  * too coarse to separate the current node from the last.
4854                  */
4855                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4856                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4857                         mask <<= 1;
4858
4859                 /* accumulate all internode masks */
4860                 accl_mask |= mask;
4861         }
4862
4863         /* convert mask to number of pages */
4864         return ~accl_mask + 1;
4865 }
4866
4867 /* Find the lowest pfn for a node */
4868 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4869 {
4870         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4871         unsigned long start_pfn;
4872         int i;
4873
4874         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4875                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4876
4877         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4878                 printk(KERN_WARNING
4879                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4880                 return 0;
4881         }
4882
4883         return min_pfn;
4884 }
4885
4886 /**
4887  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4888  *
4889  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4890  * add_active_range().
4891  */
4892 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4893 {
4894         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4895 }
4896
4897 /*
4898  * early_calculate_totalpages()
4899  * Sum pages in active regions for movable zone.
4900  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4901  */
4902 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4903 {
4904         unsigned long totalpages = 0;
4905         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4906         int i, nid;
4907
4908         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4909                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4910
4911                 totalpages += pages;
4912                 if (pages)
4913                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4914         }
4915         return totalpages;
4916 }
4917
4918 /*
4919  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4920  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4921  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4922  * others
4923  */
4924 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4925 {
4926         int i, nid;
4927         unsigned long usable_startpfn;
4928         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4929         /* save the state before borrow the nodemask */
4930         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4931         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4932         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4933
4934         /*
4935          * If movablecore was specified, calculate what size of
4936          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4937          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4938          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4939          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4940          * what movablecore would have allowed.
4941          */
4942         if (required_movablecore) {
4943                 unsigned long corepages;
4944
4945                 /*
4946                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4947                  * was requested by the user
4948                  */
4949                 required_movablecore =
4950                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4951                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4952
4953                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4954         }
4955
4956         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4957         if (!required_kernelcore)
4958                 goto out;
4959
4960         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4961         find_usable_zone_for_movable();
4962         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4963
4964 restart:
4965         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4966         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4967         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4968                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4969
4970                 /*
4971                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4972                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4973                  * amount of memory for the kernel
4974                  */
4975                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4976                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4977
4978                 /*
4979                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4980                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4981                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4982                  */
4983                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4984
4985                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4986                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4987                         unsigned long size_pages;
4988
4989                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4990                         if (start_pfn >= end_pfn)
4991                                 continue;
4992
4993                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4994                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4995                                 unsigned long kernel_pages;
4996                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4997                                                                 - start_pfn;
4998
4999                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5000                                                         kernelcore_remaining);
5001                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5002                                                         required_kernelcore);
5003
5004                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5005                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5006
5007                                         /*
5008                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5009                                          * that if we have to rebalance
5010                                          * kernelcore across nodes, we will
5011                                          * not double account here
5012                                          */
5013                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5014                                         continue;
5015                                 }
5016                                 start_pfn = usable_startpfn;
5017                         }
5018
5019                         /*
5020                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5021                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5022                          * number of pages used as kernelcore
5023                          */
5024                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5025                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5026                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5027                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5028
5029                         /*
5030                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5031                          * break if the kernelcore for this node has been
5032                          * satisified
5033                          */
5034                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5035                                                                 size_pages);
5036                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5037                         if (!kernelcore_remaining)
5038                                 break;
5039                 }
5040         }
5041
5042         /*
5043          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5044          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5045          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5046          * satisified
5047          */
5048         usable_nodes--;
5049         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5050                 goto restart;
5051
5052         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5053         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5054                 zone_movable_pfn[nid] =
5055                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5056
5057 out:
5058         /* restore the node_state */
5059         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5060 }
5061
5062 /* Any regular or high memory on that node ? */
5063 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5064 {
5065         enum zone_type zone_type;
5066
5067         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5068                 return;
5069
5070         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5071                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5072                 if (zone->present_pages) {
5073                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5074                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5075                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5076                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5077                         break;
5078                 }
5079         }
5080 }
5081
5082 /**
5083  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5084  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5085  *
5086  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5087  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5088  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5089  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5090  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5091  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5092  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5093  * at arch_max_dma_pfn.
5094  */
5095 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5096 {
5097         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5098         int i, nid;
5099
5100         /* Record where the zone boundaries are */
5101         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5102                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5103         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5104                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5105         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5106         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5107         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5108                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5109                         continue;
5110                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5111                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5112                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5113                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5114         }
5115         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5116         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5117
5118         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5119         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5120         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5121
5122         /* Print out the zone ranges */
5123         printk("Zone ranges:\n");
5124         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5125                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5126                         continue;
5127                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5128                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5129                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5130                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5131                 else
5132                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5133                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5134                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5135                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5136         }
5137
5138         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5139         printk("Movable zone start for each node\n");
5140         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5141                 if (zone_movable_pfn[i])
5142                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5143                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5144         }
5145
5146         /* Print out the early node map */
5147         printk("Early memory node ranges\n");
5148         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5149                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5150                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5151
5152         /* Initialise every node */
5153         mminit_verify_pageflags_layout();
5154         setup_nr_node_ids();
5155         for_each_online_node(nid) {
5156                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5157                 free_area_init_node(nid, NULL,
5158                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5159
5160                 /* Any memory on that node */
5161                 if (pgdat->node_present_pages)
5162                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5163                 check_for_memory(pgdat, nid);
5164         }
5165 }
5166
5167 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5168 {
5169         unsigned long long coremem;
5170         if (!p)
5171                 return -EINVAL;
5172
5173         coremem = memparse(p, &p);
5174         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5175
5176         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5177         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5178
5179         return 0;
5180 }
5181
5182 /*
5183  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5184  * cannot be reclaimed or migrated.
5185  */
5186 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5187 {
5188         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5189 }
5190
5191 /*
5192  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5193  * can be reclaimed or migrated.
5194  */
5195 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5196 {
5197         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5198 }
5199
5200 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5201 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5202
5203 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5204
5205 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5206 {
5207         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5208         page_zone(page)->managed_pages += count;
5209         totalram_pages += count;
5210         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5211 }
5212
5213 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5214 {
5215         void *pos;
5216         unsigned long pages = 0;
5217
5218         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5219         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5220         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5221                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5222                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5223                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5224         }
5225
5226         if (pages && s)
5227                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5228                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5229
5230         return pages;
5231 }
5232 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5233
5234 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5235 void free_highmem_page(struct page *page)
5236 {
5237         __free_reserved_page(page);
5238         totalram_pages++;
5239         page_zone(page)->managed_pages++;
5240         totalhigh_pages++;
5241 }
5242 #endif
5243
5244 /**
5245  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5246  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5247  *
5248  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5249  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5250  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5251  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5252  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5253  * smaller per-cpu batchsize.
5254  */
5255 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5256 {
5257         dma_reserve = new_dma_reserve;
5258 }
5259
5260 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5261 {
5262         free_area_init_node(0, zones_size,
5263                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5264 }
5265
5266 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5267                                  unsigned long action, void *hcpu)
5268 {
5269         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5270
5271         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5272                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5273                 drain_pages(cpu);
5274
5275                 /*
5276                  * Spill the event counters of the dead processor
5277                  * into the current processors event counters.
5278                  * This artificially elevates the count of the current
5279                  * processor.
5280                  */
5281                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5282
5283                 /*
5284                  * Zero the differential counters of the dead processor
5285                  * so that the vm statistics are consistent.
5286                  *
5287                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5288                  * race with what we are doing.
5289                  */
5290                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5291         }
5292         return NOTIFY_OK;
5293 }
5294
5295 void __init page_alloc_init(void)
5296 {
5297         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5298 }
5299
5300 /*
5301  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5302  *      or min_free_kbytes changes.
5303  */
5304 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5305 {
5306         struct pglist_data *pgdat;
5307         unsigned long reserve_pages = 0;
5308         enum zone_type i, j;
5309
5310         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5311                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5312                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5313                         unsigned long max = 0;
5314
5315                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5316                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5317                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5318                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5319                         }
5320
5321                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5322                         max += high_wmark_pages(zone);
5323
5324                         if (max > zone->managed_pages)
5325                                 max = zone->managed_pages;
5326                         reserve_pages += max;
5327                         /*
5328                          * Lowmem reserves are not available to
5329                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5330                          * kswapd tries to balance zones to their high
5331                          * watermark.  As a result, neither should be
5332                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5333                          * situation where reclaim has to clean pages
5334                          * in order to balance the zones.
5335                          */
5336                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5337                 }
5338         }
5339         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5340         totalreserve_pages = reserve_pages;
5341 }
5342
5343 /*
5344  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5345  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5346  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5347  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5348  */
5349 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5350 {
5351         struct pglist_data *pgdat;
5352         enum zone_type j, idx;
5353
5354         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5355                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5356                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5357                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5358
5359                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5360
5361                         idx = j;
5362                         while (idx) {
5363                                 struct zone *lower_zone;
5364
5365                                 idx--;
5366
5367                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5368                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5369
5370                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5371                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5372                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5373                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5374                         }
5375                 }
5376         }
5377
5378         /* update totalreserve_pages */
5379         calculate_totalreserve_pages();
5380 }
5381
5382 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5383 {
5384         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5385         unsigned long lowmem_pages = 0;
5386         struct zone *zone;
5387         unsigned long flags;
5388
5389         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5390         for_each_zone(zone) {
5391                 if (!is_highmem(zone))
5392                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5393         }
5394
5395         for_each_zone(zone) {
5396                 u64 tmp;
5397
5398                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5399                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5400                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5401                 if (is_highmem(zone)) {
5402                         /*
5403                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5404                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5405                          * value here.
5406                          *
5407                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5408                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5409                          * not be capped for highmem.
5410                          */
5411                         unsigned long min_pages;
5412
5413                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5414                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5415                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5416                 } else {
5417                         /*
5418                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5419                          * proportionate to the zone's size.
5420                          */
5421                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5422                 }
5423
5424                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5425                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5426
5427                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5428                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5429         }
5430
5431         /* update totalreserve_pages */
5432         calculate_totalreserve_pages();
5433 }
5434
5435 /**
5436  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5437  * or when memory is hot-{added|removed}
5438  *
5439  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5440  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5441  */
5442 void setup_per_zone_wmarks(void)
5443 {
5444         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5445         __setup_per_zone_wmarks();
5446         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5447 }
5448
5449 /*
5450  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5451  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5452  * to be referenced again before it is swapped out.
5453  *
5454  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5455  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5456  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5457  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5458  *
5459  * total     target    max
5460  * memory    ratio     inactive anon
5461  * -------------------------------------
5462  *   10MB       1         5MB
5463  *  100MB       1        50MB
5464  *    1GB       3       250MB
5465  *   10GB      10       0.9GB
5466  *  100GB      31         3GB
5467  *    1TB     101        10GB
5468  *   10TB     320        32GB
5469  */
5470 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5471 {
5472         unsigned int gb, ratio;
5473
5474         /* Zone size in gigabytes */
5475         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5476         if (gb)
5477                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5478         else
5479                 ratio = 1;
5480
5481         zone->inactive_ratio = ratio;
5482 }
5483
5484 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5485 {
5486         struct zone *zone;
5487
5488         for_each_zone(zone)
5489                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5490 }
5491
5492 /*
5493  * Initialise min_free_kbytes.
5494  *
5495  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5496  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5497  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5498  *
5499  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5500  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5501  *
5502  * which yields
5503  *
5504  * 16MB:        512k
5505  * 32MB:        724k
5506  * 64MB:        1024k
5507  * 128MB:       1448k
5508  * 256MB:       2048k
5509  * 512MB:       2896k
5510  * 1024MB:      4096k
5511  * 2048MB:      5792k
5512  * 4096MB:      8192k
5513  * 8192MB:      11584k
5514  * 16384MB:     16384k
5515  */
5516 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5517 {
5518         unsigned long lowmem_kbytes;
5519
5520         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5521
5522         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5523         if (min_free_kbytes < 128)
5524                 min_free_kbytes = 128;
5525         if (min_free_kbytes > 65536)
5526                 min_free_kbytes = 65536;
5527         setup_per_zone_wmarks();
5528         refresh_zone_stat_thresholds();
5529         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5530         setup_per_zone_inactive_ratio();
5531         return 0;
5532 }
5533 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5534
5535 /*
5536  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5537  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5538  *      changes.
5539  */
5540 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5541         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5542 {
5543         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5544         if (write)
5545                 setup_per_zone_wmarks();
5546         return 0;
5547 }
5548
5549 #ifdef CONFIG_NUMA
5550 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5551         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5552 {
5553         struct zone *zone;
5554         int rc;
5555
5556         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5557         if (rc)
5558                 return rc;
5559
5560         for_each_zone(zone)
5561                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5562                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5563         return 0;
5564 }
5565
5566 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5567         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5568 {
5569         struct zone *zone;
5570         int rc;
5571
5572         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5573         if (rc)
5574                 return rc;
5575
5576         for_each_zone(zone)
5577                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5578                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5579         return 0;
5580 }
5581 #endif
5582
5583 /*
5584  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5585  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5586  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5587  *
5588  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5589  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5590  * if in function of the boot time zone sizes.
5591  */
5592 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5593         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5594 {
5595         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5596         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5597         return 0;
5598 }
5599
5600 /*
5601  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5602  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5603  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5604  */
5605 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5606         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5607 {
5608         struct zone *zone;
5609         unsigned int cpu;
5610         int ret;
5611
5612         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5613         if (!write || (ret < 0))
5614                 return ret;
5615
5616         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5617         for_each_populated_zone(zone) {
5618                 unsigned long  high;
5619                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5620                 for_each_possible_cpu(cpu)
5621                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5622                                          high);
5623         }
5624         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5625         return 0;
5626 }
5627
5628 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5629
5630 #ifdef CONFIG_NUMA
5631 static int __init set_hashdist(char *str)
5632 {
5633         if (!str)
5634                 return 0;
5635         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5636         return 1;
5637 }
5638 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5639 #endif
5640
5641 /*
5642  * allocate a large system hash table from bootmem
5643  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5644  *   quantity of entries
5645  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5646  */
5647 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5648                                      unsigned long bucketsize,
5649                                      unsigned long numentries,
5650                                      int scale,
5651                                      int flags,
5652                                      unsigned int *_hash_shift,
5653                                      unsigned int *_hash_mask,
5654                                      unsigned long low_limit,
5655                                      unsigned long high_limit)
5656 {
5657         unsigned long long max = high_limit;
5658         unsigned long log2qty, size;
5659         void *table = NULL;
5660
5661         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5662         if (!numentries) {
5663                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5664                 numentries = nr_kernel_pages;
5665                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5666                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5667                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5668
5669                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5670                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5671                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5672                 else
5673                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5674
5675                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5676                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5677                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5678                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5679                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5680                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5681                                 BUG_ON(!numentries);
5682                         }
5683                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5684                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5685         }
5686         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5687
5688         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5689         if (max == 0) {
5690                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5691                 do_div(max, bucketsize);
5692         }
5693         max = min(max, 0x80000000ULL);
5694
5695         if (numentries < low_limit)
5696                 numentries = low_limit;
5697         if (numentries > max)
5698                 numentries = max;
5699
5700         log2qty = ilog2(numentries);
5701
5702         do {
5703                 size = bucketsize << log2qty;
5704                 if (flags & HASH_EARLY)
5705                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5706                 else if (hashdist)
5707                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5708                 else {
5709                         /*
5710                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5711                          * some pages at the end of hash table which
5712                          * alloc_pages_exact() automatically does
5713                          */
5714                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5715                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5716                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5717                         }
5718                 }
5719         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5720
5721         if (!table)
5722                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5723
5724         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5725                tablename,
5726                (1UL << log2qty),
5727                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5728                size);
5729
5730         if (_hash_shift)
5731                 *_hash_shift = log2qty;
5732         if (_hash_mask)
5733                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5734
5735         return table;
5736 }
5737
5738 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5739 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5740                                                         unsigned long pfn)
5741 {
5742 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5743         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5744 #else
5745         return zone->pageblock_flags;
5746 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5747 }
5748
5749 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5750 {
5751 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5752         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5753         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5754 #else
5755         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5756         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5757 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5758 }
5759
5760 /**
5761  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5762  * @page: The page within the block of interest
5763  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5764  * @end_bitidx: The last bit of interest
5765  * returns pageblock_bits flags
5766  */
5767 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5768                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5769 {
5770         struct zone *zone;
5771         unsigned long *bitmap;
5772         unsigned long pfn, bitidx;
5773         unsigned long flags = 0;
5774         unsigned long value = 1;
5775
5776         zone = page_zone(page);
5777         pfn = page_to_pfn(page);
5778         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5779         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5780
5781         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5782                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5783                         flags |= value;
5784
5785         return flags;
5786 }
5787
5788 /**
5789  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5790  * @page: The page within the block of interest
5791  * @start_bitidx: The first bit of interest
5792  * @end_bitidx: The last bit of interest
5793  * @flags: The flags to set
5794  */
5795 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5796                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5797 {
5798         struct zone *zone;
5799         unsigned long *bitmap;
5800         unsigned long pfn, bitidx;
5801         unsigned long value = 1;
5802
5803         zone = page_zone(page);
5804         pfn = page_to_pfn(page);
5805         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5806         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5807         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5808
5809         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5810                 if (flags & value)
5811                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5812                 else
5813                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5814 }
5815
5816 /*
5817  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5818  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5819  *
5820  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5821  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5822  * expect this function should be exact.
5823  */
5824 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5825                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5826 {
5827         unsigned long pfn, iter, found;
5828         int mt;
5829
5830         /*
5831          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5832          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5833          */
5834         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5835                 return false;
5836         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5837         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5838                 return false;
5839
5840         pfn = page_to_pfn(page);
5841         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5842                 unsigned long check = pfn + iter;
5843
5844                 if (!pfn_valid_within(check))
5845                         continue;
5846
5847                 page = pfn_to_page(check);
5848                 /*
5849                  * We can't use page_count without pin a page
5850                  * because another CPU can free compound page.
5851                  * This check already skips compound tails of THP
5852                  * because their page->_count is zero at all time.
5853                  */
5854                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5855                         if (PageBuddy(page))
5856                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5857                         continue;
5858                 }
5859
5860                 /*
5861                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5862                  * page_count() is not 0.
5863                  */
5864                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5865                         continue;
5866
5867                 if (!PageLRU(page))
5868                         found++;
5869                 /*
5870                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5871                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5872                  * and it still to be fixed.
5873                  */
5874                 /*
5875                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5876                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5877                  *
5878                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5879                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5880                  * page at boot.
5881                  */
5882                 if (found > count)
5883                         return true;
5884         }
5885         return false;
5886 }
5887
5888 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5889 {
5890         struct zone *zone;
5891         unsigned long pfn;
5892
5893         /*
5894          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5895          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5896          * the zone but still within the section.
5897          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5898          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5899          */
5900         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5901                 return false;
5902
5903         zone = page_zone(page);
5904         pfn = page_to_pfn(page);
5905         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
5906                 return false;
5907
5908         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5909 }
5910
5911 #ifdef CONFIG_CMA
5912
5913 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5914 {
5915         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5916                              pageblock_nr_pages) - 1);
5917 }
5918
5919 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5920 {
5921         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5922                                 pageblock_nr_pages));
5923 }
5924
5925 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5926 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5927                                         unsigned long start, unsigned long end)
5928 {
5929         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5930         unsigned long nr_reclaimed;
5931         unsigned long pfn = start;
5932         unsigned int tries = 0;
5933         int ret = 0;
5934
5935         migrate_prep();
5936
5937         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5938                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5939                         ret = -EINTR;
5940                         break;
5941                 }
5942
5943                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5944                         cc->nr_migratepages = 0;
5945                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5946                                                          pfn, end, true);
5947                         if (!pfn) {
5948                                 ret = -EINTR;
5949                                 break;
5950                         }
5951                         tries = 0;
5952                 } else if (++tries == 5) {
5953                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5954                         break;
5955                 }
5956
5957                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5958                                                         &cc->migratepages);
5959                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5960
5961                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
5962                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
5963         }
5964         if (ret < 0) {
5965                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5966                 return ret;
5967         }
5968         return 0;
5969 }
5970
5971 /**
5972  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5973  * @start:      start PFN to allocate
5974  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5975  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5976  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5977  *                      in range must have the same migratetype and it must
5978  *                      be either of the two.
5979  *
5980  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5981  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5982  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5983  * pages fall in.
5984  *
5985  * The PFN range must belong to a single zone.
5986  *
5987  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5988  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5989  * need to be freed with free_contig_range().
5990  */
5991 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5992                        unsigned migratetype)
5993 {
5994         unsigned long outer_start, outer_end;
5995         int ret = 0, order;
5996
5997         struct compact_control cc = {
5998                 .nr_migratepages = 0,
5999                 .order = -1,
6000                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6001                 .sync = true,
6002                 .ignore_skip_hint = true,
6003         };
6004         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6005
6006         /*
6007          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6008          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6009          * have different sizes, and due to the way page allocator
6010          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6011          * that page allocator won't try to merge buddies from
6012          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6013          * other migration type.
6014          *
6015          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6016          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6017          * we are interested in).  This will put all the pages in
6018          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6019          *
6020          * When this is done, we take the pages in range from page
6021          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6022          * page allocator will never consider using them.
6023          *
6024          * This lets us mark the pageblocks back as
6025          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6026          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6027          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6028          */
6029
6030         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6031                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6032                                        false);
6033         if (ret)
6034                 return ret;
6035
6036         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6037         if (ret)
6038                 goto done;
6039
6040         /*
6041          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6042          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6043          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6044          * What we are going to do is to allocate all pages from
6045          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6046          *
6047          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6048          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6049          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6050          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6051          * once this is done free the pages we are not interested in.
6052          *
6053          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6054          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6055          */
6056
6057         lru_add_drain_all();
6058         drain_all_pages();
6059
6060         order = 0;
6061         outer_start = start;
6062         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6063                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6064                         ret = -EBUSY;
6065                         goto done;
6066                 }
6067                 outer_start &= ~0UL << order;
6068         }
6069
6070         /* Make sure the range is really isolated. */
6071         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6072                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6073                        outer_start, end);
6074                 ret = -EBUSY;
6075                 goto done;
6076         }
6077
6078
6079         /* Grab isolated pages from freelists. */
6080         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6081         if (!outer_end) {
6082                 ret = -EBUSY;
6083                 goto done;
6084         }
6085
6086         /* Free head and tail (if any) */
6087         if (start != outer_start)
6088                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6089         if (end != outer_end)
6090                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6091
6092 done:
6093         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6094                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6095         return ret;
6096 }
6097
6098 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6099 {
6100         unsigned int count = 0;
6101
6102         for (; nr_pages--; pfn++) {
6103                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6104
6105                 count += page_count(page) != 1;
6106                 __free_page(page);
6107         }
6108         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6109 }
6110 #endif
6111
6112 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6113 /*
6114  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6115  * page high values need to be recalulated.
6116  */
6117 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6118 {
6119         unsigned cpu;
6120         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6121         for_each_possible_cpu(cpu)
6122                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6123                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6124         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6125 }
6126 #endif
6127
6128 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6129 {
6130         unsigned long flags;
6131         int cpu;
6132         struct per_cpu_pageset *pset;
6133
6134         /* avoid races with drain_pages()  */
6135         local_irq_save(flags);
6136         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6137                 for_each_online_cpu(cpu) {
6138                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6139                         drain_zonestat(zone, pset);
6140                 }
6141                 free_percpu(zone->pageset);
6142                 zone->pageset = &boot_pageset;
6143         }
6144         local_irq_restore(flags);
6145 }
6146
6147 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6148 /*
6149  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6150  */
6151 void
6152 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6153 {
6154         struct page *page;
6155         struct zone *zone;
6156         int order, i;
6157         unsigned long pfn;
6158         unsigned long flags;
6159         /* find the first valid pfn */
6160         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6161                 if (pfn_valid(pfn))
6162                         break;
6163         if (pfn == end_pfn)
6164                 return;
6165         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6166         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6167         pfn = start_pfn;
6168         while (pfn < end_pfn) {
6169                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6170                         pfn++;
6171                         continue;
6172                 }
6173                 page = pfn_to_page(pfn);
6174                 /*
6175                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6176                  * page_count() is not 0.
6177                  */
6178                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6179                         pfn++;
6180                         SetPageReserved(page);
6181                         continue;
6182                 }
6183
6184                 BUG_ON(page_count(page));
6185                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6186                 order = page_order(page);
6187 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6188                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6189                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6190 #endif
6191                 list_del(&page->lru);
6192                 rmv_page_order(page);
6193                 zone->free_area[order].nr_free--;
6194 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6195                 if (PageHighMem(page))
6196                         totalhigh_pages -= 1 << order;
6197 #endif
6198                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6199                         SetPageReserved((page+i));
6200                 pfn += (1 << order);
6201         }
6202         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6203 }
6204 #endif
6205
6206 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6207 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6208 {
6209         struct zone *zone = page_zone(page);
6210         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6211         unsigned long flags;
6212         int order;
6213
6214         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6215         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6216                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6217
6218                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6219                         break;
6220         }
6221         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6222
6223         return order < MAX_ORDER;
6224 }
6225 #endif
6226
6227 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6228         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6229         {1UL << PG_error,               "error"         },
6230         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6231         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6232         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6233         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6234         {1UL << PG_active,              "active"        },
6235         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6236         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6237         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6238         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6239         {1UL << PG_private,             "private"       },
6240         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6241         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6242 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6243         {1UL << PG_head,                "head"          },
6244         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6245 #else
6246         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6247 #endif
6248         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6249         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6250         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6251         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6252         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6253 #ifdef CONFIG_MMU
6254         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6255 #endif
6256 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6257         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6258 #endif
6259 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6260         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6261 #endif
6262 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6263         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6264 #endif
6265 };
6266
6267 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6268 {
6269         const char *delim = "";
6270         unsigned long mask;
6271         int i;
6272
6273         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6274
6275         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6276
6277         /* remove zone id */
6278         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6279
6280         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6281
6282                 mask = pageflag_names[i].mask;
6283                 if ((flags & mask) != mask)
6284                         continue;
6285
6286                 flags &= ~mask;
6287                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6288                 delim = "|";
6289         }
6290
6291         /* check for left over flags */
6292         if (flags)
6293                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6294
6295         printk(")\n");
6296 }
6297
6298 void dump_page(struct page *page)
6299 {
6300         printk(KERN_ALERT
6301                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6302                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6303                 page->mapping, page->index);
6304         dump_page_flags(page->flags);
6305         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6306 }