mm: meminit: only set page reserved in the memblock region
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
73
74 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
75 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
76 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
77 #endif
78
79 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
80 /*
81  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
82  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
83  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
84  * defined in <linux/topology.h>.
85  */
86 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
87 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
88 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
89 #endif
90
91 /*
92  * Array of node states.
93  */
94 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
95         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
96         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifndef CONFIG_NUMA
98         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
103         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif
105         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif  /* NUMA */
107 };
108 EXPORT_SYMBOL(node_states);
109
110 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
111 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
112
113 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
114 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
116 /*
117  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
118  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
119  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
120  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
121  */
122 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
123
124 int percpu_pagelist_fraction;
125 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
126
127 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
128 /*
129  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
130  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
131  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
132  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
133  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
134  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
135  */
136
137 static gfp_t saved_gfp_mask;
138
139 void pm_restore_gfp_mask(void)
140 {
141         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
142         if (saved_gfp_mask) {
143                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
144                 saved_gfp_mask = 0;
145         }
146 }
147
148 void pm_restrict_gfp_mask(void)
149 {
150         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
151         WARN_ON(saved_gfp_mask);
152         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
153         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
154 }
155
156 bool pm_suspended_storage(void)
157 {
158         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
159                 return false;
160         return true;
161 }
162 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
163
164 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
165 int pageblock_order __read_mostly;
166 #endif
167
168 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
169
170 /*
171  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
172  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
173  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
174  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
175  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
176  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
177  *
178  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
179  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
180  */
181 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
186          256,
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          32,
190 #endif
191          32,
192 };
193
194 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
195
196 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
198          "DMA",
199 #endif
200 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
201          "DMA32",
202 #endif
203          "Normal",
204 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
205          "HighMem",
206 #endif
207          "Movable",
208 };
209
210 int min_free_kbytes = 1024;
211 int user_min_free_kbytes = -1;
212
213 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
214 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
215 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
216
217 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
220 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
221 static unsigned long __initdata required_movablecore;
222 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
223
224 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
225 int movable_zone;
226 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
227 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
228
229 #if MAX_NUMNODES > 1
230 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
231 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
232 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
233 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
234 #endif
235
236 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
237
238 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
239 {
240         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
241                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
242                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
243
244         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
245                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
246 }
247
248 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
249 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
250 {
251         int ret = 0;
252         unsigned seq;
253         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
254         unsigned long sp, start_pfn;
255
256         do {
257                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
258                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
259                 sp = zone->spanned_pages;
260                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
261                         ret = 1;
262         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
263
264         if (ret)
265                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
266                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
267                         start_pfn, start_pfn + sp);
268
269         return ret;
270 }
271
272 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
275                 return 0;
276         if (zone != page_zone(page))
277                 return 0;
278
279         return 1;
280 }
281 /*
282  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
283  */
284 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
285 {
286         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
287                 return 1;
288         if (!page_is_consistent(zone, page))
289                 return 1;
290
291         return 0;
292 }
293 #else
294 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
295 {
296         return 0;
297 }
298 #endif
299
300 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
301                 unsigned long bad_flags)
302 {
303         static unsigned long resume;
304         static unsigned long nr_shown;
305         static unsigned long nr_unshown;
306
307         /* Don't complain about poisoned pages */
308         if (PageHWPoison(page)) {
309                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
310                 return;
311         }
312
313         /*
314          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
315          * or allow a steady drip of one report per second.
316          */
317         if (nr_shown == 60) {
318                 if (time_before(jiffies, resume)) {
319                         nr_unshown++;
320                         goto out;
321                 }
322                 if (nr_unshown) {
323                         printk(KERN_ALERT
324                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
325                                 nr_unshown);
326                         nr_unshown = 0;
327                 }
328                 nr_shown = 0;
329         }
330         if (nr_shown++ == 0)
331                 resume = jiffies + 60 * HZ;
332
333         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
334                 current->comm, page_to_pfn(page));
335         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
336
337         print_modules();
338         dump_stack();
339 out:
340         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
341         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
342         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
343 }
344
345 /*
346  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
347  *
348  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
349  *
350  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
351  *
352  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
353  * pointing at the head page.
354  *
355  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
356  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
357  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
358  */
359
360 static void free_compound_page(struct page *page)
361 {
362         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
363 }
364
365 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369
370         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
371         set_compound_order(page, order);
372         __SetPageHead(page);
373         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
374                 struct page *p = page + i;
375                 set_page_count(p, 0);
376                 p->first_page = page;
377                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
378                 smp_wmb();
379                 __SetPageTail(p);
380         }
381 }
382
383 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
384 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
385 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
386 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
387
388 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
389 {
390         if (!buf)
391                 return -EINVAL;
392
393         if (strcmp(buf, "on") == 0)
394                 _debug_pagealloc_enabled = true;
395
396         return 0;
397 }
398 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
399
400 static bool need_debug_guardpage(void)
401 {
402         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
403         if (!debug_pagealloc_enabled())
404                 return false;
405
406         return true;
407 }
408
409 static void init_debug_guardpage(void)
410 {
411         if (!debug_pagealloc_enabled())
412                 return;
413
414         _debug_guardpage_enabled = true;
415 }
416
417 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
418         .need = need_debug_guardpage,
419         .init = init_debug_guardpage,
420 };
421
422 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
423 {
424         unsigned long res;
425
426         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
427                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
428                 return 0;
429         }
430         _debug_guardpage_minorder = res;
431         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
432         return 0;
433 }
434 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
435
436 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
437                                 unsigned int order, int migratetype)
438 {
439         struct page_ext *page_ext;
440
441         if (!debug_guardpage_enabled())
442                 return;
443
444         page_ext = lookup_page_ext(page);
445         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
446
447         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
448         set_page_private(page, order);
449         /* Guard pages are not available for any usage */
450         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
451 }
452
453 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
454                                 unsigned int order, int migratetype)
455 {
456         struct page_ext *page_ext;
457
458         if (!debug_guardpage_enabled())
459                 return;
460
461         page_ext = lookup_page_ext(page);
462         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
463
464         set_page_private(page, 0);
465         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
466                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
467 }
468 #else
469 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
470 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
471                                 unsigned int order, int migratetype) {}
472 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
473                                 unsigned int order, int migratetype) {}
474 #endif
475
476 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
477 {
478         set_page_private(page, order);
479         __SetPageBuddy(page);
480 }
481
482 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
483 {
484         __ClearPageBuddy(page);
485         set_page_private(page, 0);
486 }
487
488 /*
489  * This function checks whether a page is free && is the buddy
490  * we can do coalesce a page and its buddy if
491  * (a) the buddy is not in a hole &&
492  * (b) the buddy is in the buddy system &&
493  * (c) a page and its buddy have the same order &&
494  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
495  *
496  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
497  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
498  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
499  * serialized by zone->lock.
500  *
501  * For recording page's order, we use page_private(page).
502  */
503 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
504                                                         unsigned int order)
505 {
506         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
507                 return 0;
508
509         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
510                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
511                         return 0;
512
513                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
514
515                 return 1;
516         }
517
518         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
519                 /*
520                  * zone check is done late to avoid uselessly
521                  * calculating zone/node ids for pages that could
522                  * never merge.
523                  */
524                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
525                         return 0;
526
527                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
528
529                 return 1;
530         }
531         return 0;
532 }
533
534 /*
535  * Freeing function for a buddy system allocator.
536  *
537  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
538  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
539  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
540  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
541  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
542  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
543  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
544  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
545  * parts of the VM system.
546  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
547  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
548  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
549  * field.
550  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
551  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
552  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
553  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
554  * triggers coalescing into a block of larger size.
555  *
556  * -- nyc
557  */
558
559 static inline void __free_one_page(struct page *page,
560                 unsigned long pfn,
561                 struct zone *zone, unsigned int order,
562                 int migratetype)
563 {
564         unsigned long page_idx;
565         unsigned long combined_idx;
566         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
567         struct page *buddy;
568         int max_order = MAX_ORDER;
569
570         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
571         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
572
573         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
574         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
575                 /*
576                  * We restrict max order of merging to prevent merge
577                  * between freepages on isolate pageblock and normal
578                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
579                  * could cause incorrect freepage accounting.
580                  */
581                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
582         } else {
583                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
584         }
585
586         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
587
588         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
589         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
590
591         while (order < max_order - 1) {
592                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
593                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
594                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
595                         break;
596                 /*
597                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
598                  * merge with it and move up one order.
599                  */
600                 if (page_is_guard(buddy)) {
601                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
602                 } else {
603                         list_del(&buddy->lru);
604                         zone->free_area[order].nr_free--;
605                         rmv_page_order(buddy);
606                 }
607                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
608                 page = page + (combined_idx - page_idx);
609                 page_idx = combined_idx;
610                 order++;
611         }
612         set_page_order(page, order);
613
614         /*
615          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
616          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
617          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
618          * that is happening, add the free page to the tail of the list
619          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
620          * as a higher order page
621          */
622         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
623                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
624                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
625                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
626                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
627                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
628                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
629                         list_add_tail(&page->lru,
630                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
631                         goto out;
632                 }
633         }
634
635         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
636 out:
637         zone->free_area[order].nr_free++;
638 }
639
640 static inline int free_pages_check(struct page *page)
641 {
642         const char *bad_reason = NULL;
643         unsigned long bad_flags = 0;
644
645         if (unlikely(page_mapcount(page)))
646                 bad_reason = "nonzero mapcount";
647         if (unlikely(page->mapping != NULL))
648                 bad_reason = "non-NULL mapping";
649         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
650                 bad_reason = "nonzero _count";
651         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
652                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
653                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
654         }
655 #ifdef CONFIG_MEMCG
656         if (unlikely(page->mem_cgroup))
657                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
658 #endif
659         if (unlikely(bad_reason)) {
660                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
661                 return 1;
662         }
663         page_cpupid_reset_last(page);
664         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
665                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
666         return 0;
667 }
668
669 /*
670  * Frees a number of pages from the PCP lists
671  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
672  * count is the number of pages to free.
673  *
674  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
675  * see if this freeing clears that state.
676  *
677  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
678  * pinned" detection logic.
679  */
680 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
681                                         struct per_cpu_pages *pcp)
682 {
683         int migratetype = 0;
684         int batch_free = 0;
685         int to_free = count;
686         unsigned long nr_scanned;
687
688         spin_lock(&zone->lock);
689         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
690         if (nr_scanned)
691                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
692
693         while (to_free) {
694                 struct page *page;
695                 struct list_head *list;
696
697                 /*
698                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
699                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
700                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
701                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
702                  * lists
703                  */
704                 do {
705                         batch_free++;
706                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
707                                 migratetype = 0;
708                         list = &pcp->lists[migratetype];
709                 } while (list_empty(list));
710
711                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
712                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
713                         batch_free = to_free;
714
715                 do {
716                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
717
718                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
719                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
720                         list_del(&page->lru);
721                         mt = get_freepage_migratetype(page);
722                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
723                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
724
725                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
726                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
727                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
728                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
729         }
730         spin_unlock(&zone->lock);
731 }
732
733 static void free_one_page(struct zone *zone,
734                                 struct page *page, unsigned long pfn,
735                                 unsigned int order,
736                                 int migratetype)
737 {
738         unsigned long nr_scanned;
739         spin_lock(&zone->lock);
740         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
741         if (nr_scanned)
742                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
743
744         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
745                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
746                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
747         }
748         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
749         spin_unlock(&zone->lock);
750 }
751
752 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
753 {
754         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
755                 return 0;
756         if (unlikely(!PageTail(page))) {
757                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
758                 return 1;
759         }
760         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
761                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
762                 return 1;
763         }
764         return 0;
765 }
766
767 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
768                                 unsigned long zone, int nid)
769 {
770         struct zone *z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
771
772         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
773         mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
774         init_page_count(page);
775         page_mapcount_reset(page);
776         page_cpupid_reset_last(page);
777
778         /*
779          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
780          * movable at startup. This will force kernel allocations
781          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
782          * the address space during boot when many long-lived
783          * kernel allocations are made. Later some blocks near
784          * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
785          * setup_zone_migrate_reserve()
786          *
787          * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
788          * can be created for invalid pages (for alignment)
789          * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
790          * pfn out of zone.
791          */
792         if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
793             && (pfn < zone_end_pfn(z))
794             && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
795                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
796
797         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
798 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
799         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
800         if (!is_highmem_idx(zone))
801                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
802 #endif
803 }
804
805 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
806                                         int nid)
807 {
808         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
809 }
810
811 /*
812  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
813  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
814  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
815  * sent to the buddy page allocator.
816  */
817 void reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
818 {
819         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
820         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
821
822         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++)
823                 if (pfn_valid(start_pfn))
824                         SetPageReserved(pfn_to_page(start_pfn));
825 }
826
827 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
828 {
829         bool compound = PageCompound(page);
830         int i, bad = 0;
831
832         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
833         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
834
835         trace_mm_page_free(page, order);
836         kmemcheck_free_shadow(page, order);
837         kasan_free_pages(page, order);
838
839         if (PageAnon(page))
840                 page->mapping = NULL;
841         bad += free_pages_check(page);
842         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
843                 if (compound)
844                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
845                 bad += free_pages_check(page + i);
846         }
847         if (bad)
848                 return false;
849
850         reset_page_owner(page, order);
851
852         if (!PageHighMem(page)) {
853                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
854                                            PAGE_SIZE << order);
855                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
856                                            PAGE_SIZE << order);
857         }
858         arch_free_page(page, order);
859         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
860
861         return true;
862 }
863
864 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
865 {
866         unsigned long flags;
867         int migratetype;
868         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
869
870         if (!free_pages_prepare(page, order))
871                 return;
872
873         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
874         local_irq_save(flags);
875         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
876         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
877         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
878         local_irq_restore(flags);
879 }
880
881 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
882 {
883         unsigned int nr_pages = 1 << order;
884         struct page *p = page;
885         unsigned int loop;
886
887         prefetchw(p);
888         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
889                 prefetchw(p + 1);
890                 __ClearPageReserved(p);
891                 set_page_count(p, 0);
892         }
893         __ClearPageReserved(p);
894         set_page_count(p, 0);
895
896         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
897         set_page_refcounted(page);
898         __free_pages(page, order);
899 }
900
901 #ifdef CONFIG_CMA
902 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
903 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
904 {
905         unsigned i = pageblock_nr_pages;
906         struct page *p = page;
907
908         do {
909                 __ClearPageReserved(p);
910                 set_page_count(p, 0);
911         } while (++p, --i);
912
913         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
914
915         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
916                 i = pageblock_nr_pages;
917                 p = page;
918                 do {
919                         set_page_refcounted(p);
920                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
921                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
922                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
923         } else {
924                 set_page_refcounted(page);
925                 __free_pages(page, pageblock_order);
926         }
927
928         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
929 }
930 #endif
931
932 /*
933  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
934  * Please do not alter this order without good reasons and regression
935  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
936  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
937  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
938  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
939  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
940  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
941  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
942  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
943  *
944  * -- nyc
945  */
946 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
947         int low, int high, struct free_area *area,
948         int migratetype)
949 {
950         unsigned long size = 1 << high;
951
952         while (high > low) {
953                 area--;
954                 high--;
955                 size >>= 1;
956                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
957
958                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
959                         debug_guardpage_enabled() &&
960                         high < debug_guardpage_minorder()) {
961                         /*
962                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
963                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
964                          * Corresponding page table entries will not be touched,
965                          * pages will stay not present in virtual address space
966                          */
967                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
968                         continue;
969                 }
970                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
971                 area->nr_free++;
972                 set_page_order(&page[size], high);
973         }
974 }
975
976 /*
977  * This page is about to be returned from the page allocator
978  */
979 static inline int check_new_page(struct page *page)
980 {
981         const char *bad_reason = NULL;
982         unsigned long bad_flags = 0;
983
984         if (unlikely(page_mapcount(page)))
985                 bad_reason = "nonzero mapcount";
986         if (unlikely(page->mapping != NULL))
987                 bad_reason = "non-NULL mapping";
988         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
989                 bad_reason = "nonzero _count";
990         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
991                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
992                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
993         }
994 #ifdef CONFIG_MEMCG
995         if (unlikely(page->mem_cgroup))
996                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
997 #endif
998         if (unlikely(bad_reason)) {
999                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1000                 return 1;
1001         }
1002         return 0;
1003 }
1004
1005 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1006                                                                 int alloc_flags)
1007 {
1008         int i;
1009
1010         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1011                 struct page *p = page + i;
1012                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1013                         return 1;
1014         }
1015
1016         set_page_private(page, 0);
1017         set_page_refcounted(page);
1018
1019         arch_alloc_page(page, order);
1020         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1021         kasan_alloc_pages(page, order);
1022
1023         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1024                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1025                         clear_highpage(page + i);
1026
1027         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1028                 prep_compound_page(page, order);
1029
1030         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1031
1032         /*
1033          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1034          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1035          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1036          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1037          */
1038         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1039
1040         return 0;
1041 }
1042
1043 /*
1044  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1045  * the smallest available page from the freelists
1046  */
1047 static inline
1048 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1049                                                 int migratetype)
1050 {
1051         unsigned int current_order;
1052         struct free_area *area;
1053         struct page *page;
1054
1055         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1056         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1057                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1058                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1059                         continue;
1060
1061                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1062                                                         struct page, lru);
1063                 list_del(&page->lru);
1064                 rmv_page_order(page);
1065                 area->nr_free--;
1066                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1067                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1068                 return page;
1069         }
1070
1071         return NULL;
1072 }
1073
1074
1075 /*
1076  * This array describes the order lists are fallen back to when
1077  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1078  */
1079 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1080         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1081         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1082         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1083 #ifdef CONFIG_CMA
1084         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1085 #endif
1086         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1087 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1088         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1089 #endif
1090 };
1091
1092 #ifdef CONFIG_CMA
1093 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1094                                         unsigned int order)
1095 {
1096         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1097 }
1098 #else
1099 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1100                                         unsigned int order) { return NULL; }
1101 #endif
1102
1103 /*
1104  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1105  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1106  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1107  */
1108 int move_freepages(struct zone *zone,
1109                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1110                           int migratetype)
1111 {
1112         struct page *page;
1113         unsigned long order;
1114         int pages_moved = 0;
1115
1116 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1117         /*
1118          * page_zone is not safe to call in this context when
1119          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1120          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1121          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1122          * grouping pages by mobility
1123          */
1124         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1125 #endif
1126
1127         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1128                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1129                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1130
1131                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1132                         page++;
1133                         continue;
1134                 }
1135
1136                 if (!PageBuddy(page)) {
1137                         page++;
1138                         continue;
1139                 }
1140
1141                 order = page_order(page);
1142                 list_move(&page->lru,
1143                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1144                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1145                 page += 1 << order;
1146                 pages_moved += 1 << order;
1147         }
1148
1149         return pages_moved;
1150 }
1151
1152 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1153                                 int migratetype)
1154 {
1155         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1156         struct page *start_page, *end_page;
1157
1158         start_pfn = page_to_pfn(page);
1159         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1160         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1161         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1162         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1163
1164         /* Do not cross zone boundaries */
1165         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1166                 start_page = page;
1167         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1168                 return 0;
1169
1170         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1171 }
1172
1173 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1174                                         int start_order, int migratetype)
1175 {
1176         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1177
1178         while (nr_pageblocks--) {
1179                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1180                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1181         }
1182 }
1183
1184 /*
1185  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1186  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1187  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1188  *
1189  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1190  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1191  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1192  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1193  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1194  * pageblocks.
1195  */
1196 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1197 {
1198         /*
1199          * Leaving this order check is intended, although there is
1200          * relaxed order check in next check. The reason is that
1201          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1202          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1203          * so could be changed anytime.
1204          */
1205         if (order >= pageblock_order)
1206                 return true;
1207
1208         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1209                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1210                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1211                 page_group_by_mobility_disabled)
1212                 return true;
1213
1214         return false;
1215 }
1216
1217 /*
1218  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1219  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1220  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1221  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1222  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1223  */
1224 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1225                                                           int start_type)
1226 {
1227         int current_order = page_order(page);
1228         int pages;
1229
1230         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1231         if (current_order >= pageblock_order) {
1232                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1233                 return;
1234         }
1235
1236         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1237
1238         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1239         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1240                         page_group_by_mobility_disabled)
1241                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1246  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1247  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1248  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1249  */
1250 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1251                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1252 {
1253         int i;
1254         int fallback_mt;
1255
1256         if (area->nr_free == 0)
1257                 return -1;
1258
1259         *can_steal = false;
1260         for (i = 0;; i++) {
1261                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1262                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1263                         break;
1264
1265                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1266                         continue;
1267
1268                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1269                         *can_steal = true;
1270
1271                 if (!only_stealable)
1272                         return fallback_mt;
1273
1274                 if (*can_steal)
1275                         return fallback_mt;
1276         }
1277
1278         return -1;
1279 }
1280
1281 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1282 static inline struct page *
1283 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1284 {
1285         struct free_area *area;
1286         unsigned int current_order;
1287         struct page *page;
1288         int fallback_mt;
1289         bool can_steal;
1290
1291         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1292         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1293                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1294                                 --current_order) {
1295                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1296                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1297                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1298                 if (fallback_mt == -1)
1299                         continue;
1300
1301                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1302                                                 struct page, lru);
1303                 if (can_steal)
1304                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1305
1306                 /* Remove the page from the freelists */
1307                 area->nr_free--;
1308                 list_del(&page->lru);
1309                 rmv_page_order(page);
1310
1311                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1312                                         start_migratetype);
1313                 /*
1314                  * The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1315                  * migratetype depending on the decisions in
1316                  * try_to_steal_freepages(). This is OK as long as it
1317                  * does not differ for MIGRATE_CMA pageblocks. For CMA
1318                  * we need to make sure unallocated pages flushed from
1319                  * pcp lists are returned to the correct freelist.
1320                  */
1321                 set_freepage_migratetype(page, start_migratetype);
1322
1323                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1324                         start_migratetype, fallback_mt);
1325
1326                 return page;
1327         }
1328
1329         return NULL;
1330 }
1331
1332 /*
1333  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1334  * Call me with the zone->lock already held.
1335  */
1336 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1337                                                 int migratetype)
1338 {
1339         struct page *page;
1340
1341 retry_reserve:
1342         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1343
1344         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1345                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1346                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1347
1348                 if (!page)
1349                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1350
1351                 /*
1352                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1353                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1354                  * and we want just one call site
1355                  */
1356                 if (!page) {
1357                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1358                         goto retry_reserve;
1359                 }
1360         }
1361
1362         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1363         return page;
1364 }
1365
1366 /*
1367  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1368  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1369  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1370  */
1371 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1372                         unsigned long count, struct list_head *list,
1373                         int migratetype, bool cold)
1374 {
1375         int i;
1376
1377         spin_lock(&zone->lock);
1378         for (i = 0; i < count; ++i) {
1379                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1380                 if (unlikely(page == NULL))
1381                         break;
1382
1383                 /*
1384                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1385                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1386                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1387                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1388                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1389                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1390                  * properly.
1391                  */
1392                 if (likely(!cold))
1393                         list_add(&page->lru, list);
1394                 else
1395                         list_add_tail(&page->lru, list);
1396                 list = &page->lru;
1397                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1398                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1399                                               -(1 << order));
1400         }
1401         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1402         spin_unlock(&zone->lock);
1403         return i;
1404 }
1405
1406 #ifdef CONFIG_NUMA
1407 /*
1408  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1409  * currently executing processor on remote nodes after they have
1410  * expired.
1411  *
1412  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1413  * a single processor.
1414  */
1415 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1416 {
1417         unsigned long flags;
1418         int to_drain, batch;
1419
1420         local_irq_save(flags);
1421         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1422         to_drain = min(pcp->count, batch);
1423         if (to_drain > 0) {
1424                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1425                 pcp->count -= to_drain;
1426         }
1427         local_irq_restore(flags);
1428 }
1429 #endif
1430
1431 /*
1432  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1433  *
1434  * The processor must either be the current processor and the
1435  * thread pinned to the current processor or a processor that
1436  * is not online.
1437  */
1438 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1439 {
1440         unsigned long flags;
1441         struct per_cpu_pageset *pset;
1442         struct per_cpu_pages *pcp;
1443
1444         local_irq_save(flags);
1445         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1446
1447         pcp = &pset->pcp;
1448         if (pcp->count) {
1449                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1450                 pcp->count = 0;
1451         }
1452         local_irq_restore(flags);
1453 }
1454
1455 /*
1456  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1457  *
1458  * The processor must either be the current processor and the
1459  * thread pinned to the current processor or a processor that
1460  * is not online.
1461  */
1462 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1463 {
1464         struct zone *zone;
1465
1466         for_each_populated_zone(zone) {
1467                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1468         }
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1473  *
1474  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1475  * the single zone's pages.
1476  */
1477 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1478 {
1479         int cpu = smp_processor_id();
1480
1481         if (zone)
1482                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1483         else
1484                 drain_pages(cpu);
1485 }
1486
1487 /*
1488  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1489  *
1490  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1491  *
1492  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1493  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1494  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1495  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1496  * before the call to on_each_cpu_mask().
1497  */
1498 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1499 {
1500         int cpu;
1501
1502         /*
1503          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1504          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1505          */
1506         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1507
1508         /*
1509          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1510          * as offline notification will cause the notified
1511          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1512          * disables preemption as part of its processing
1513          */
1514         for_each_online_cpu(cpu) {
1515                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1516                 struct zone *z;
1517                 bool has_pcps = false;
1518
1519                 if (zone) {
1520                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1521                         if (pcp->pcp.count)
1522                                 has_pcps = true;
1523                 } else {
1524                         for_each_populated_zone(z) {
1525                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1526                                 if (pcp->pcp.count) {
1527                                         has_pcps = true;
1528                                         break;
1529                                 }
1530                         }
1531                 }
1532
1533                 if (has_pcps)
1534                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1535                 else
1536                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1537         }
1538         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1539                                                                 zone, 1);
1540 }
1541
1542 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1543
1544 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1545 {
1546         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1547         unsigned long flags;
1548         unsigned int order, t;
1549         struct list_head *curr;
1550
1551         if (zone_is_empty(zone))
1552                 return;
1553
1554         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1555
1556         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1557         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1558                 if (pfn_valid(pfn)) {
1559                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1560
1561                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1562                                 swsusp_unset_page_free(page);
1563                 }
1564
1565         for_each_migratetype_order(order, t) {
1566                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1567                         unsigned long i;
1568
1569                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1570                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1571                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1572                 }
1573         }
1574         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1575 }
1576 #endif /* CONFIG_PM */
1577
1578 /*
1579  * Free a 0-order page
1580  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1581  */
1582 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1583 {
1584         struct zone *zone = page_zone(page);
1585         struct per_cpu_pages *pcp;
1586         unsigned long flags;
1587         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1588         int migratetype;
1589
1590         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1591                 return;
1592
1593         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1594         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1595         local_irq_save(flags);
1596         __count_vm_event(PGFREE);
1597
1598         /*
1599          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1600          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1601          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1602          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1603          * excessively into the page allocator
1604          */
1605         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1606                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1607                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1608                         goto out;
1609                 }
1610                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1611         }
1612
1613         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1614         if (!cold)
1615                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1616         else
1617                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1618         pcp->count++;
1619         if (pcp->count >= pcp->high) {
1620                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1621                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1622                 pcp->count -= batch;
1623         }
1624
1625 out:
1626         local_irq_restore(flags);
1627 }
1628
1629 /*
1630  * Free a list of 0-order pages
1631  */
1632 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1633 {
1634         struct page *page, *next;
1635
1636         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1637                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1638                 free_hot_cold_page(page, cold);
1639         }
1640 }
1641
1642 /*
1643  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1644  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1645  * Each sub-page must be freed individually.
1646  *
1647  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1648  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1649  */
1650 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1651 {
1652         int i;
1653
1654         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1655         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1656
1657 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1658         /*
1659          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1660          * otherwise free the whole shadow.
1661          */
1662         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1663                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1664 #endif
1665
1666         set_page_owner(page, 0, 0);
1667         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1668                 set_page_refcounted(page + i);
1669                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1670         }
1671 }
1672 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1673
1674 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1675 {
1676         unsigned long watermark;
1677         struct zone *zone;
1678         int mt;
1679
1680         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1681
1682         zone = page_zone(page);
1683         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1684
1685         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1686                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1687                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1688                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1689                         return 0;
1690
1691                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1692         }
1693
1694         /* Remove page from free list */
1695         list_del(&page->lru);
1696         zone->free_area[order].nr_free--;
1697         rmv_page_order(page);
1698
1699         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1700         if (order >= pageblock_order - 1) {
1701                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1702                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1703                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1704                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1705                                 set_pageblock_migratetype(page,
1706                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1707                 }
1708         }
1709
1710         set_page_owner(page, order, 0);
1711         return 1UL << order;
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1716  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1717  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1718  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1719  * are enabled.
1720  *
1721  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1722  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1723  */
1724 int split_free_page(struct page *page)
1725 {
1726         unsigned int order;
1727         int nr_pages;
1728
1729         order = page_order(page);
1730
1731         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1732         if (!nr_pages)
1733                 return 0;
1734
1735         /* Split into individual pages */
1736         set_page_refcounted(page);
1737         split_page(page, order);
1738         return nr_pages;
1739 }
1740
1741 /*
1742  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
1743  */
1744 static inline
1745 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1746                         struct zone *zone, unsigned int order,
1747                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1748 {
1749         unsigned long flags;
1750         struct page *page;
1751         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1752
1753         if (likely(order == 0)) {
1754                 struct per_cpu_pages *pcp;
1755                 struct list_head *list;
1756
1757                 local_irq_save(flags);
1758                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1759                 list = &pcp->lists[migratetype];
1760                 if (list_empty(list)) {
1761                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1762                                         pcp->batch, list,
1763                                         migratetype, cold);
1764                         if (unlikely(list_empty(list)))
1765                                 goto failed;
1766                 }
1767
1768                 if (cold)
1769                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1770                 else
1771                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1772
1773                 list_del(&page->lru);
1774                 pcp->count--;
1775         } else {
1776                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1777                         /*
1778                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1779                          *
1780                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1781                          * properly detect and handle allocation failures.
1782                          *
1783                          * We most definitely don't want callers attempting to
1784                          * allocate greater than order-1 page units with
1785                          * __GFP_NOFAIL.
1786                          */
1787                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1788                 }
1789                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1790                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1791                 spin_unlock(&zone->lock);
1792                 if (!page)
1793                         goto failed;
1794                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1795                                           get_freepage_migratetype(page));
1796         }
1797
1798         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1799         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1800             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1801                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1802
1803         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1804         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1805         local_irq_restore(flags);
1806
1807         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1808         return page;
1809
1810 failed:
1811         local_irq_restore(flags);
1812         return NULL;
1813 }
1814
1815 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1816
1817 static struct {
1818         struct fault_attr attr;
1819
1820         u32 ignore_gfp_highmem;
1821         u32 ignore_gfp_wait;
1822         u32 min_order;
1823 } fail_page_alloc = {
1824         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1825         .ignore_gfp_wait = 1,
1826         .ignore_gfp_highmem = 1,
1827         .min_order = 1,
1828 };
1829
1830 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1831 {
1832         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1833 }
1834 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1835
1836 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1837 {
1838         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1839                 return false;
1840         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1841                 return false;
1842         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1843                 return false;
1844         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1845                 return false;
1846
1847         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1848 }
1849
1850 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1851
1852 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1853 {
1854         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1855         struct dentry *dir;
1856
1857         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1858                                         &fail_page_alloc.attr);
1859         if (IS_ERR(dir))
1860                 return PTR_ERR(dir);
1861
1862         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1863                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1864                 goto fail;
1865         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1866                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1867                 goto fail;
1868         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1869                                 &fail_page_alloc.min_order))
1870                 goto fail;
1871
1872         return 0;
1873 fail:
1874         debugfs_remove_recursive(dir);
1875
1876         return -ENOMEM;
1877 }
1878
1879 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1880
1881 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1882
1883 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1884
1885 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1886 {
1887         return false;
1888 }
1889
1890 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1891
1892 /*
1893  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1894  * of the allocation.
1895  */
1896 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1897                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1898                         long free_pages)
1899 {
1900         /* free_pages may go negative - that's OK */
1901         long min = mark;
1902         int o;
1903         long free_cma = 0;
1904
1905         free_pages -= (1 << order) - 1;
1906         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1907                 min -= min / 2;
1908         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1909                 min -= min / 4;
1910 #ifdef CONFIG_CMA
1911         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1912         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1913                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1914 #endif
1915
1916         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1917                 return false;
1918         for (o = 0; o < order; o++) {
1919                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1920                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1921
1922                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1923                 min >>= 1;
1924
1925                 if (free_pages <= min)
1926                         return false;
1927         }
1928         return true;
1929 }
1930
1931 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1932                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1933 {
1934         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1935                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1936 }
1937
1938 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1939                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1940 {
1941         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1942
1943         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1944                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1945
1946         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1947                                                                 free_pages);
1948 }
1949
1950 #ifdef CONFIG_NUMA
1951 /*
1952  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1953  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1954  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1955  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1956  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1957  *
1958  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1959  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1960  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1961  *
1962  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1963  * nothing and returns NULL.
1964  *
1965  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1966  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1967  *
1968  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1969  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1970  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1971  * quickly as we can.
1972  */
1973 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1974 {
1975         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1976         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1977
1978         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1979         if (!zlc)
1980                 return NULL;
1981
1982         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1983                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1984                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1985         }
1986
1987         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1988                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1989                                         &node_states[N_MEMORY];
1990         return allowednodes;
1991 }
1992
1993 /*
1994  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1995  * if it is worth looking at further for free memory:
1996  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1997  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1998  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1999  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
2000  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
2001  * else return false (zero) if it is not.
2002  *
2003  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
2004  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
2005  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
2006  * be considered full for up to one second by all requests, unless
2007  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
2008  * into the second scan of the zonelist.
2009  *
2010  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
2011  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
2012  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
2013  * unturned looking for a free page.
2014  */
2015 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2016                                                 nodemask_t *allowednodes)
2017 {
2018         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2019         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2020         int n;                          /* node that zone *z is on */
2021
2022         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2023         if (!zlc)
2024                 return 1;
2025
2026         i = z - zonelist->_zonerefs;
2027         n = zlc->z_to_n[i];
2028
2029         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
2030         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
2031 }
2032
2033 /*
2034  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
2035  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
2036  * from that zone don't waste time re-examining it.
2037  */
2038 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2039 {
2040         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2041         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2042
2043         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2044         if (!zlc)
2045                 return;
2046
2047         i = z - zonelist->_zonerefs;
2048
2049         set_bit(i, zlc->fullzones);
2050 }
2051
2052 /*
2053  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
2054  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
2055  */
2056 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2057 {
2058         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2059
2060         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2061         if (!zlc)
2062                 return;
2063
2064         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2065 }
2066
2067 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2068 {
2069         return local_zone->node == zone->node;
2070 }
2071
2072 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2073 {
2074         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2075                                 RECLAIM_DISTANCE;
2076 }
2077
2078 #else   /* CONFIG_NUMA */
2079
2080 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2081 {
2082         return NULL;
2083 }
2084
2085 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2086                                 nodemask_t *allowednodes)
2087 {
2088         return 1;
2089 }
2090
2091 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2092 {
2093 }
2094
2095 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2096 {
2097 }
2098
2099 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2100 {
2101         return true;
2102 }
2103
2104 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2105 {
2106         return true;
2107 }
2108
2109 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2110
2111 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2112 {
2113         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2114
2115         do {
2116                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2117                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2118                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2119                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2120         } while (zone++ != preferred_zone);
2121 }
2122
2123 /*
2124  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2125  * a page.
2126  */
2127 static struct page *
2128 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2129                                                 const struct alloc_context *ac)
2130 {
2131         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2132         struct zoneref *z;
2133         struct page *page = NULL;
2134         struct zone *zone;
2135         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2136         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2137         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2138         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2139                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2140         int nr_fair_skipped = 0;
2141         bool zonelist_rescan;
2142
2143 zonelist_scan:
2144         zonelist_rescan = false;
2145
2146         /*
2147          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2148          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2149          */
2150         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2151                                                                 ac->nodemask) {
2152                 unsigned long mark;
2153
2154                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2155                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2156                                 continue;
2157                 if (cpusets_enabled() &&
2158                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2159                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2160                                 continue;
2161                 /*
2162                  * Distribute pages in proportion to the individual
2163                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2164                  * page was allocated in should have no effect on the
2165                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2166                  */
2167                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2168                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2169                                 break;
2170                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2171                                 nr_fair_skipped++;
2172                                 continue;
2173                         }
2174                 }
2175                 /*
2176                  * When allocating a page cache page for writing, we
2177                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2178                  * limit, such that no single zone holds more than its
2179                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2180                  * The dirty limits take into account the zone's
2181                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2182                  * should be able to balance it without having to
2183                  * write pages from its LRU list.
2184                  *
2185                  * This may look like it could increase pressure on
2186                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2187                  * before they are full.  But the pages that do spill
2188                  * over are limited as the lower zones are protected
2189                  * by this very same mechanism.  It should not become
2190                  * a practical burden to them.
2191                  *
2192                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2193                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2194                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2195                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2196                  * zones are together not big enough to reach the
2197                  * global limit.  The proper fix for these situations
2198                  * will require awareness of zones in the
2199                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2200                  */
2201                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2202                         continue;
2203
2204                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2205                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2206                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2207                         int ret;
2208
2209                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2210                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2211                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2212                                 goto try_this_zone;
2213
2214                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2215                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2216                                 /*
2217                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2218                                  * and before considering the first zone allowed
2219                                  * by the cpuset.
2220                                  */
2221                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2222                                 zlc_active = 1;
2223                                 did_zlc_setup = 1;
2224                         }
2225
2226                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2227                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2228                                 goto this_zone_full;
2229
2230                         /*
2231                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2232                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2233                          */
2234                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2235                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2236                                 continue;
2237
2238                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2239                         switch (ret) {
2240                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2241                                 /* did not scan */
2242                                 continue;
2243                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2244                                 /* scanned but unreclaimable */
2245                                 continue;
2246                         default:
2247                                 /* did we reclaim enough */
2248                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2249                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2250                                         goto try_this_zone;
2251
2252                                 /*
2253                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2254                                  * Only mark the zone full if checking the min
2255                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2256                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2257                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2258                                  * when the watermark is between the low and
2259                                  * min watermarks.
2260                                  */
2261                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2262                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2263                                         goto this_zone_full;
2264
2265                                 continue;
2266                         }
2267                 }
2268
2269 try_this_zone:
2270                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2271                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2272                 if (page) {
2273                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2274                                 goto try_this_zone;
2275                         return page;
2276                 }
2277 this_zone_full:
2278                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2279                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2280         }
2281
2282         /*
2283          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2284          * local node.  However, the local node might have free pages left
2285          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2286          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2287          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2288          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2289          */
2290         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2291                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2292                 if (nr_fair_skipped) {
2293                         zonelist_rescan = true;
2294                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2295                 }
2296                 if (nr_online_nodes > 1)
2297                         zonelist_rescan = true;
2298         }
2299
2300         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2301                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2302                 zlc_active = 0;
2303                 zonelist_rescan = true;
2304         }
2305
2306         if (zonelist_rescan)
2307                 goto zonelist_scan;
2308
2309         return NULL;
2310 }
2311
2312 /*
2313  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2314  * meminfo in irq context.
2315  */
2316 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2317 {
2318         bool ret = false;
2319
2320 #if NODES_SHIFT > 8
2321         ret = in_interrupt();
2322 #endif
2323         return ret;
2324 }
2325
2326 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2327                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2328                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2329
2330 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2331 {
2332         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2333
2334         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2335             debug_guardpage_minorder() > 0)
2336                 return;
2337
2338         /*
2339          * This documents exceptions given to allocations in certain
2340          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2341          * of allowed nodes.
2342          */
2343         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2344                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2345                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2346                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2347         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2348                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2349
2350         if (fmt) {
2351                 struct va_format vaf;
2352                 va_list args;
2353
2354                 va_start(args, fmt);
2355
2356                 vaf.fmt = fmt;
2357                 vaf.va = &args;
2358
2359                 pr_warn("%pV", &vaf);
2360
2361                 va_end(args);
2362         }
2363
2364         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2365                 current->comm, order, gfp_mask);
2366
2367         dump_stack();
2368         if (!should_suppress_show_mem())
2369                 show_mem(filter);
2370 }
2371
2372 static inline struct page *
2373 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2374         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2375 {
2376         struct page *page;
2377
2378         *did_some_progress = 0;
2379
2380         /*
2381          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2382          * making progress for us.
2383          */
2384         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2385                 *did_some_progress = 1;
2386                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2387                 return NULL;
2388         }
2389
2390         /*
2391          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2392          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2393          * we're still under heavy pressure.
2394          */
2395         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2396                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2397         if (page)
2398                 goto out;
2399
2400         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2401                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2402                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2403                         goto out;
2404                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2405                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2406                         goto out;
2407                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2408                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2409                         goto out;
2410                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2411                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2412                         /*
2413                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2414                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2415                          * keep looping as per tradition.
2416                          */
2417                         *did_some_progress = 1;
2418                         goto out;
2419                 }
2420                 if (pm_suspended_storage())
2421                         goto out;
2422                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2423                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2424                         goto out;
2425         }
2426         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2427         if (out_of_memory(ac->zonelist, gfp_mask, order, ac->nodemask, false)
2428                         || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2429                 *did_some_progress = 1;
2430 out:
2431         mutex_unlock(&oom_lock);
2432         return page;
2433 }
2434
2435 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2436 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2437 static struct page *
2438 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2439                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2440                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2441                 bool *deferred_compaction)
2442 {
2443         unsigned long compact_result;
2444         struct page *page;
2445
2446         if (!order)
2447                 return NULL;
2448
2449         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2450         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2451                                                 mode, contended_compaction);
2452         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2453
2454         switch (compact_result) {
2455         case COMPACT_DEFERRED:
2456                 *deferred_compaction = true;
2457                 /* fall-through */
2458         case COMPACT_SKIPPED:
2459                 return NULL;
2460         default:
2461                 break;
2462         }
2463
2464         /*
2465          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2466          * count a compaction stall
2467          */
2468         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2469
2470         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2471                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2472
2473         if (page) {
2474                 struct zone *zone = page_zone(page);
2475
2476                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2477                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2478                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2479                 return page;
2480         }
2481
2482         /*
2483          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2484          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2485          */
2486         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2487
2488         cond_resched();
2489
2490         return NULL;
2491 }
2492 #else
2493 static inline struct page *
2494 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2495                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2496                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2497                 bool *deferred_compaction)
2498 {
2499         return NULL;
2500 }
2501 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2502
2503 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2504 static int
2505 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2506                                         const struct alloc_context *ac)
2507 {
2508         struct reclaim_state reclaim_state;
2509         int progress;
2510
2511         cond_resched();
2512
2513         /* We now go into synchronous reclaim */
2514         cpuset_memory_pressure_bump();
2515         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2516         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2517         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2518         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2519
2520         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2521                                                                 ac->nodemask);
2522
2523         current->reclaim_state = NULL;
2524         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2525         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2526
2527         cond_resched();
2528
2529         return progress;
2530 }
2531
2532 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2533 static inline struct page *
2534 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2535                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2536                 unsigned long *did_some_progress)
2537 {
2538         struct page *page = NULL;
2539         bool drained = false;
2540
2541         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2542         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2543                 return NULL;
2544
2545         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2546         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2547                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2548
2549 retry:
2550         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2551                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2552
2553         /*
2554          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2555          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2556          */
2557         if (!page && !drained) {
2558                 drain_all_pages(NULL);
2559                 drained = true;
2560                 goto retry;
2561         }
2562
2563         return page;
2564 }
2565
2566 /*
2567  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2568  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2569  */
2570 static inline struct page *
2571 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2572                                 const struct alloc_context *ac)
2573 {
2574         struct page *page;
2575
2576         do {
2577                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2578                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2579
2580                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2581                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2582                                                                         HZ/50);
2583         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2584
2585         return page;
2586 }
2587
2588 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2589 {
2590         struct zoneref *z;
2591         struct zone *zone;
2592
2593         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2594                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2595                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2596 }
2597
2598 static inline int
2599 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2600 {
2601         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2602         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2603
2604         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2605         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2606
2607         /*
2608          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2609          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2610          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2611          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2612          */
2613         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2614
2615         if (atomic) {
2616                 /*
2617                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2618                  * if it can't schedule.
2619                  */
2620                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2621                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2622                 /*
2623                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2624                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2625                  */
2626                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2627         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2628                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2629
2630         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2631                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2632                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2633                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2634                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2635                 else if (!in_interrupt() &&
2636                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2637                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2638                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2639         }
2640 #ifdef CONFIG_CMA
2641         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2642                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2643 #endif
2644         return alloc_flags;
2645 }
2646
2647 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2648 {
2649         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2650 }
2651
2652 static inline struct page *
2653 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2654                                                 struct alloc_context *ac)
2655 {
2656         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2657         struct page *page = NULL;
2658         int alloc_flags;
2659         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2660         unsigned long did_some_progress;
2661         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2662         bool deferred_compaction = false;
2663         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2664
2665         /*
2666          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2667          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2668          * be using allocators in order of preference for an area that is
2669          * too large.
2670          */
2671         if (order >= MAX_ORDER) {
2672                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2673                 return NULL;
2674         }
2675
2676         /*
2677          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
2678          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
2679          * speculative node-specific allocation.
2680          */
2681         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !wait)
2682                 goto nopage;
2683
2684 retry:
2685         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2686                 wake_all_kswapds(order, ac);
2687
2688         /*
2689          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2690          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2691          * to how we want to proceed.
2692          */
2693         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2694
2695         /*
2696          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2697          * cpusets.
2698          */
2699         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
2700                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2701                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
2702                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
2703                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2704         }
2705
2706         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2707         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2708                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2709         if (page)
2710                 goto got_pg;
2711
2712         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2713         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2714                 /*
2715                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2716                  * the allocation is high priority and these type of
2717                  * allocations are system rather than user orientated
2718                  */
2719                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2720
2721                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
2722
2723                 if (page) {
2724                         goto got_pg;
2725                 }
2726         }
2727
2728         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2729         if (!wait) {
2730                 /*
2731                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2732                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2733                  * type of allocation to fail.
2734                  */
2735                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2736                 goto nopage;
2737         }
2738
2739         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2740         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2741                 goto nopage;
2742
2743         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2744         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2745                 goto nopage;
2746
2747         /*
2748          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2749          * attempts after direct reclaim are synchronous
2750          */
2751         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2752                                         migration_mode,
2753                                         &contended_compaction,
2754                                         &deferred_compaction);
2755         if (page)
2756                 goto got_pg;
2757
2758         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2759         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2760                 /*
2761                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2762                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2763                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2764                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2765                  * instead of entering direct reclaim.
2766                  */
2767                 if (deferred_compaction)
2768                         goto nopage;
2769
2770                 /*
2771                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2772                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2773                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2774                  * so we fallback to base pages instead.
2775                  */
2776                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2777                         goto nopage;
2778
2779                 /*
2780                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2781                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2782                  * khugepaged trying to collapse.
2783                  */
2784                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2785                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2786                         goto nopage;
2787         }
2788
2789         /*
2790          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2791          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2792          * khugepaged trying to collapse.
2793          */
2794         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2795                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2796                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2797
2798         /* Try direct reclaim and then allocating */
2799         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2800                                                         &did_some_progress);
2801         if (page)
2802                 goto got_pg;
2803
2804         /* Do not loop if specifically requested */
2805         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2806                 goto noretry;
2807
2808         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
2809         pages_reclaimed += did_some_progress;
2810         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
2811             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
2812                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2813                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2814                 goto retry;
2815         }
2816
2817         /* Reclaim has failed us, start killing things */
2818         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
2819         if (page)
2820                 goto got_pg;
2821
2822         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
2823         if (did_some_progress)
2824                 goto retry;
2825
2826 noretry:
2827         /*
2828          * High-order allocations do not necessarily loop after
2829          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2830          * being called after reclaim so call directly if necessary
2831          */
2832         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
2833                                             ac, migration_mode,
2834                                             &contended_compaction,
2835                                             &deferred_compaction);
2836         if (page)
2837                 goto got_pg;
2838 nopage:
2839         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2840 got_pg:
2841         return page;
2842 }
2843
2844 /*
2845  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2846  */
2847 struct page *
2848 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2849                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2850 {
2851         struct zoneref *preferred_zoneref;
2852         struct page *page = NULL;
2853         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2854         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2855         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
2856         struct alloc_context ac = {
2857                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
2858                 .nodemask = nodemask,
2859                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
2860         };
2861
2862         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2863
2864         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2865
2866         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2867
2868         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2869                 return NULL;
2870
2871         /*
2872          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2873          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2874          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
2875          */
2876         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2877                 return NULL;
2878
2879         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2880                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2881
2882 retry_cpuset:
2883         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2884
2885         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
2886         ac.zonelist = zonelist;
2887         /* The preferred zone is used for statistics later */
2888         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
2889                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2890                                 &ac.preferred_zone);
2891         if (!ac.preferred_zone)
2892                 goto out;
2893         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2894
2895         /* First allocation attempt */
2896         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
2897         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
2898         if (unlikely(!page)) {
2899                 /*
2900                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2901                  * can deadlock because I/O on the device might not
2902                  * complete.
2903                  */
2904                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2905
2906                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
2907         }
2908
2909         if (kmemcheck_enabled && page)
2910                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2911
2912         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
2913
2914 out:
2915         /*
2916          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2917          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2918          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2919          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2920          */
2921         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2922                 goto retry_cpuset;
2923
2924         return page;
2925 }
2926 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2927
2928 /*
2929  * Common helper functions.
2930  */
2931 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2932 {
2933         struct page *page;
2934
2935         /*
2936          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2937          * a highmem page
2938          */
2939         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2940
2941         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2942         if (!page)
2943                 return 0;
2944         return (unsigned long) page_address(page);
2945 }
2946 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2947
2948 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2949 {
2950         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2951 }
2952 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2953
2954 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2955 {
2956         if (put_page_testzero(page)) {
2957                 if (order == 0)
2958                         free_hot_cold_page(page, false);
2959                 else
2960                         __free_pages_ok(page, order);
2961         }
2962 }
2963
2964 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2965
2966 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2967 {
2968         if (addr != 0) {
2969                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2970                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2971         }
2972 }
2973
2974 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2975
2976 /*
2977  * Page Fragment:
2978  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
2979  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
2980  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
2981  *
2982  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
2983  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
2984  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
2985  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
2986  */
2987 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
2988                                        gfp_t gfp_mask)
2989 {
2990         struct page *page = NULL;
2991         gfp_t gfp = gfp_mask;
2992
2993 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
2994         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
2995                     __GFP_NOMEMALLOC;
2996         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
2997                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
2998         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
2999 #endif
3000         if (unlikely(!page))
3001                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3002
3003         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3004
3005         return page;
3006 }
3007
3008 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3009                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3010 {
3011         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3012         struct page *page;
3013         int offset;
3014
3015         if (unlikely(!nc->va)) {
3016 refill:
3017                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3018                 if (!page)
3019                         return NULL;
3020
3021 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3022                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3023                 size = nc->size;
3024 #endif
3025                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3026                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3027                  */
3028                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3029
3030                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3031                 nc->pfmemalloc = page->pfmemalloc;
3032                 nc->pagecnt_bias = size;
3033                 nc->offset = size;
3034         }
3035
3036         offset = nc->offset - fragsz;
3037         if (unlikely(offset < 0)) {
3038                 page = virt_to_page(nc->va);
3039
3040                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3041                         goto refill;
3042
3043 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3044                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3045                 size = nc->size;
3046 #endif
3047                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3048                 atomic_set(&page->_count, size);
3049
3050                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3051                 nc->pagecnt_bias = size;
3052                 offset = size - fragsz;
3053         }
3054
3055         nc->pagecnt_bias--;
3056         nc->offset = offset;
3057
3058         return nc->va + offset;
3059 }
3060 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3061
3062 /*
3063  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3064  */
3065 void __free_page_frag(void *addr)
3066 {
3067         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3068
3069         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3070                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3071 }
3072 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3073
3074 /*
3075  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3076  * of the current memory cgroup.
3077  *
3078  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3079  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3080  */
3081 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3082 {
3083         struct page *page;
3084         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3085
3086         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3087                 return NULL;
3088         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3089         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3090         return page;
3091 }
3092
3093 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3094 {
3095         struct page *page;
3096         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3097
3098         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3099                 return NULL;
3100         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3101         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3102         return page;
3103 }
3104
3105 /*
3106  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3107  * alloc_kmem_pages.
3108  */
3109 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3110 {
3111         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3112         __free_pages(page, order);
3113 }
3114
3115 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3116 {
3117         if (addr != 0) {
3118                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3119                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3120         }
3121 }
3122
3123 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3124 {
3125         if (addr) {
3126                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3127                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3128
3129                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3130                 while (used < alloc_end) {
3131                         free_page(used);
3132                         used += PAGE_SIZE;
3133                 }
3134         }
3135         return (void *)addr;
3136 }
3137
3138 /**
3139  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3140  * @size: the number of bytes to allocate
3141  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3142  *
3143  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3144  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3145  * allocate memory in power-of-two pages.
3146  *
3147  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3148  *
3149  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3150  */
3151 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3152 {
3153         unsigned int order = get_order(size);
3154         unsigned long addr;
3155
3156         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3157         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3158 }
3159 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3160
3161 /**
3162  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3163  *                         pages on a node.
3164  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3165  * @size: the number of bytes to allocate
3166  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3167  *
3168  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3169  * back.
3170  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3171  * but is not exact.
3172  */
3173 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3174 {
3175         unsigned order = get_order(size);
3176         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3177         if (!p)
3178                 return NULL;
3179         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3180 }
3181
3182 /**
3183  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3184  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3185  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3186  *
3187  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3188  */
3189 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3190 {
3191         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3192         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3193
3194         while (addr < end) {
3195                 free_page(addr);
3196                 addr += PAGE_SIZE;
3197         }
3198 }
3199 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3200
3201 /**
3202  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3203  * @offset: The zone index of the highest zone
3204  *
3205  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3206  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3207  * zone, the number of pages is calculated as:
3208  *     managed_pages - high_pages
3209  */
3210 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3211 {
3212         struct zoneref *z;
3213         struct zone *zone;
3214
3215         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3216         unsigned long sum = 0;
3217
3218         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3219
3220         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3221                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3222                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3223                 if (size > high)
3224                         sum += size - high;
3225         }
3226
3227         return sum;
3228 }
3229
3230 /**
3231  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3232  *
3233  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3234  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3235  */
3236 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3237 {
3238         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3239 }
3240 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3241
3242 /**
3243  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3244  *
3245  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3246  * high watermark within all zones.
3247  */
3248 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3249 {
3250         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3251 }
3252
3253 static inline void show_node(struct zone *zone)
3254 {
3255         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3256                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3257 }
3258
3259 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3260 {
3261         val->totalram = totalram_pages;
3262         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3263         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3264         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3265         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3266         val->freehigh = nr_free_highpages();
3267         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3268 }
3269
3270 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3271
3272 #ifdef CONFIG_NUMA
3273 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3274 {
3275         int zone_type;          /* needs to be signed */
3276         unsigned long managed_pages = 0;
3277         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3278
3279         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3280                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3281         val->totalram = managed_pages;
3282         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3283         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3284 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3285         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3286         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3287                         NR_FREE_PAGES);
3288 #else
3289         val->totalhigh = 0;
3290         val->freehigh = 0;
3291 #endif
3292         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3293 }
3294 #endif
3295
3296 /*
3297  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3298  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3299  */
3300 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3301 {
3302         bool ret = false;
3303         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3304
3305         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3306                 goto out;
3307
3308         do {
3309                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3310                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3311         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3312 out:
3313         return ret;
3314 }
3315
3316 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3317
3318 static void show_migration_types(unsigned char type)
3319 {
3320         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3321                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3322                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3323                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3324                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3325 #ifdef CONFIG_CMA
3326                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3327 #endif
3328 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3329                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3330 #endif
3331         };
3332         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3333         char *p = tmp;
3334         int i;
3335
3336         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3337                 if (type & (1 << i))
3338                         *p++ = types[i];
3339         }
3340
3341         *p = '\0';
3342         printk("(%s) ", tmp);
3343 }
3344
3345 /*
3346  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3347  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3348  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3349  *
3350  * Bits in @filter:
3351  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3352  *   cpuset.
3353  */
3354 void show_free_areas(unsigned int filter)
3355 {
3356         unsigned long free_pcp = 0;
3357         int cpu;
3358         struct zone *zone;
3359
3360         for_each_populated_zone(zone) {
3361                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3362                         continue;
3363
3364                 for_each_online_cpu(cpu)
3365                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3366         }
3367
3368         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3369                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3370                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3371                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3372                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3373                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3374                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3375                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3376                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3377                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3378                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3379                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3380                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3381                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3382                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3383                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3384                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3385                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3386                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3387                 global_page_state(NR_SHMEM),
3388                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3389                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3390                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3391                 free_pcp,
3392                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3393
3394         for_each_populated_zone(zone) {
3395                 int i;
3396
3397                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3398                         continue;
3399
3400                 free_pcp = 0;
3401                 for_each_online_cpu(cpu)
3402                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3403
3404                 show_node(zone);
3405                 printk("%s"
3406                         " free:%lukB"
3407                         " min:%lukB"
3408                         " low:%lukB"
3409                         " high:%lukB"
3410                         " active_anon:%lukB"
3411                         " inactive_anon:%lukB"
3412                         " active_file:%lukB"
3413                         " inactive_file:%lukB"
3414                         " unevictable:%lukB"
3415                         " isolated(anon):%lukB"
3416                         " isolated(file):%lukB"
3417                         " present:%lukB"
3418                         " managed:%lukB"
3419                         " mlocked:%lukB"
3420                         " dirty:%lukB"
3421                         " writeback:%lukB"
3422                         " mapped:%lukB"
3423                         " shmem:%lukB"
3424                         " slab_reclaimable:%lukB"
3425                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3426                         " kernel_stack:%lukB"
3427                         " pagetables:%lukB"
3428                         " unstable:%lukB"
3429                         " bounce:%lukB"
3430                         " free_pcp:%lukB"
3431                         " local_pcp:%ukB"
3432                         " free_cma:%lukB"
3433                         " writeback_tmp:%lukB"
3434                         " pages_scanned:%lu"
3435                         " all_unreclaimable? %s"
3436                         "\n",
3437                         zone->name,
3438                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3439                         K(min_wmark_pages(zone)),
3440                         K(low_wmark_pages(zone)),
3441                         K(high_wmark_pages(zone)),
3442                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3443                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3444                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3445                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3446                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3447                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3448                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3449                         K(zone->present_pages),
3450                         K(zone->managed_pages),
3451                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3452                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3453                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3454                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3455                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3456                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3457                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3458                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3459                                 THREAD_SIZE / 1024,
3460                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3461                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3462                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3463                         K(free_pcp),
3464                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3465                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3466                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3467                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3468                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3469                         );
3470                 printk("lowmem_reserve[]:");
3471                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3472                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3473                 printk("\n");
3474         }
3475
3476         for_each_populated_zone(zone) {
3477                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3478                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3479
3480                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3481                         continue;
3482                 show_node(zone);
3483                 printk("%s: ", zone->name);
3484
3485                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3486                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3487                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3488                         int type;
3489
3490                         nr[order] = area->nr_free;
3491                         total += nr[order] << order;
3492
3493                         types[order] = 0;
3494                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3495                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3496                                         types[order] |= 1 << type;
3497                         }
3498                 }
3499                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3500                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3501                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3502                         if (nr[order])
3503                                 show_migration_types(types[order]);
3504                 }
3505                 printk("= %lukB\n", K(total));
3506         }
3507
3508         hugetlb_show_meminfo();
3509
3510         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3511
3512         show_swap_cache_info();
3513 }
3514
3515 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3516 {
3517         zoneref->zone = zone;
3518         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3519 }
3520
3521 /*
3522  * Builds allocation fallback zone lists.
3523  *
3524  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3525  */
3526 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3527                                 int nr_zones)
3528 {
3529         struct zone *zone;
3530         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3531
3532         do {
3533                 zone_type--;
3534                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3535                 if (populated_zone(zone)) {
3536                         zoneref_set_zone(zone,
3537                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3538                         check_highest_zone(zone_type);
3539                 }
3540         } while (zone_type);
3541
3542         return nr_zones;
3543 }
3544
3545
3546 /*
3547  *  zonelist_order:
3548  *  0 = automatic detection of better ordering.
3549  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3550  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3551  *
3552  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3553  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3554  */
3555 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3556 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3557 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3558
3559 /* zonelist order in the kernel.
3560  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3561  */
3562 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3563 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3564
3565
3566 #ifdef CONFIG_NUMA
3567 /* The value user specified ....changed by config */
3568 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3569 /* string for sysctl */
3570 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3571 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3572
3573 /*
3574  * interface for configure zonelist ordering.
3575  * command line option "numa_zonelist_order"
3576  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3577  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3578  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3579  */
3580
3581 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3582 {
3583         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3584                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3585         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3586                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3587         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3588                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3589         } else {
3590                 printk(KERN_WARNING
3591                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3592                         "%s\n", s);
3593                 return -EINVAL;
3594         }
3595         return 0;
3596 }
3597
3598 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3599 {
3600         int ret;
3601
3602         if (!s)
3603                 return 0;
3604
3605         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3606         if (ret == 0)
3607                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3608
3609         return ret;
3610 }
3611 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3612
3613 /*
3614  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3615  */
3616 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3617                 void __user *buffer, size_t *length,
3618                 loff_t *ppos)
3619 {
3620         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3621         int ret;
3622         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3623
3624         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3625         if (write) {
3626                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3627                         ret = -EINVAL;
3628                         goto out;
3629                 }
3630                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3631         }
3632         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3633         if (ret)
3634                 goto out;
3635         if (write) {
3636                 int oldval = user_zonelist_order;
3637
3638                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3639                 if (ret) {
3640                         /*
3641                          * bogus value.  restore saved string
3642                          */
3643                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3644                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3645                         user_zonelist_order = oldval;
3646                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3647                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3648                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3649                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3650                 }
3651         }
3652 out:
3653         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3654         return ret;
3655 }
3656
3657
3658 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3659 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3660
3661 /**
3662  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3663  * @node: node whose fallback list we're appending
3664  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3665  *
3666  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3667  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3668  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3669  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3670  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3671  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3672  * on them otherwise.
3673  * It returns -1 if no node is found.
3674  */
3675 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3676 {
3677         int n, val;
3678         int min_val = INT_MAX;
3679         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3680         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3681
3682         /* Use the local node if we haven't already */
3683         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3684                 node_set(node, *used_node_mask);
3685                 return node;
3686         }
3687
3688         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3689
3690                 /* Don't want a node to appear more than once */
3691                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3692                         continue;
3693
3694                 /* Use the distance array to find the distance */
3695                 val = node_distance(node, n);
3696
3697                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3698                 val += (n < node);
3699
3700                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3701                 tmp = cpumask_of_node(n);
3702                 if (!cpumask_empty(tmp))
3703                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3704
3705                 /* Slight preference for less loaded node */
3706                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3707                 val += node_load[n];
3708
3709                 if (val < min_val) {
3710                         min_val = val;
3711                         best_node = n;
3712                 }
3713         }
3714
3715         if (best_node >= 0)
3716                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3717
3718         return best_node;
3719 }
3720
3721
3722 /*
3723  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3724  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3725  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3726  */
3727 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3728 {
3729         int j;
3730         struct zonelist *zonelist;
3731
3732         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3733         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3734                 ;
3735         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3736         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3737         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3738 }
3739
3740 /*
3741  * Build gfp_thisnode zonelists
3742  */
3743 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3744 {
3745         int j;
3746         struct zonelist *zonelist;
3747
3748         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3749         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3750         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3751         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3752 }
3753
3754 /*
3755  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3756  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3757  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3758  * may still exist in local DMA zone.
3759  */
3760 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3761
3762 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3763 {
3764         int pos, j, node;
3765         int zone_type;          /* needs to be signed */
3766         struct zone *z;
3767         struct zonelist *zonelist;
3768
3769         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3770         pos = 0;
3771         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3772                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3773                         node = node_order[j];
3774                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3775                         if (populated_zone(z)) {
3776                                 zoneref_set_zone(z,
3777                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3778                                 check_highest_zone(zone_type);
3779                         }
3780                 }
3781         }
3782         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3783         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3784 }
3785
3786 #if defined(CONFIG_64BIT)
3787 /*
3788  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3789  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3790  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3791  */
3792 static int default_zonelist_order(void)
3793 {
3794         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3795 }
3796 #else
3797 /*
3798  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3799  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3800  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3801  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3802  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3803  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3804  */
3805 static int default_zonelist_order(void)
3806 {
3807         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3808 }
3809 #endif /* CONFIG_64BIT */
3810
3811 static void set_zonelist_order(void)
3812 {
3813         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3814                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3815         else
3816                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3817 }
3818
3819 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3820 {
3821         int j, node, load;
3822         enum zone_type i;
3823         nodemask_t used_mask;
3824         int local_node, prev_node;
3825         struct zonelist *zonelist;
3826         int order = current_zonelist_order;
3827
3828         /* initialize zonelists */
3829         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3830                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3831                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3832                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3833         }
3834
3835         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3836         local_node = pgdat->node_id;
3837         load = nr_online_nodes;
3838         prev_node = local_node;
3839         nodes_clear(used_mask);
3840
3841         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3842         j = 0;
3843
3844         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3845                 /*
3846                  * We don't want to pressure a particular node.
3847                  * So adding penalty to the first node in same
3848                  * distance group to make it round-robin.
3849                  */
3850                 if (node_distance(local_node, node) !=
3851                     node_distance(local_node, prev_node))
3852                         node_load[node] = load;
3853
3854                 prev_node = node;
3855                 load--;
3856                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3857                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3858                 else
3859                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3860         }
3861
3862         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3863                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3864                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3865         }
3866
3867         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3868 }
3869
3870 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3871 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3872 {
3873         struct zonelist *zonelist;
3874         struct zonelist_cache *zlc;
3875         struct zoneref *z;
3876
3877         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3878         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3879         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3880         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3881                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3882 }
3883
3884 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3885 /*
3886  * Return node id of node used for "local" allocations.
3887  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3888  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3889  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3890  */
3891 int local_memory_node(int node)
3892 {
3893         struct zone *zone;
3894
3895         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3896                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3897                                    NULL,
3898                                    &zone);
3899         return zone->node;
3900 }
3901 #endif
3902
3903 #else   /* CONFIG_NUMA */
3904
3905 static void set_zonelist_order(void)
3906 {
3907         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3908 }
3909
3910 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3911 {
3912         int node, local_node;
3913         enum zone_type j;
3914         struct zonelist *zonelist;
3915
3916         local_node = pgdat->node_id;
3917
3918         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3919         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3920
3921         /*
3922          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3923          * of all the other nodes.
3924          * We don't want to pressure a particular node, so when
3925          * building the zones for node N, we make sure that the
3926          * zones coming right after the local ones are those from
3927          * node N+1 (modulo N)
3928          */
3929         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3930                 if (!node_online(node))
3931                         continue;
3932                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3933         }
3934         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3935                 if (!node_online(node))
3936                         continue;
3937                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3938         }
3939
3940         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3941         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3942 }
3943
3944 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3945 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3946 {
3947         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3948 }
3949
3950 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3951
3952 /*
3953  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3954  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3955  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3956  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3957  * with interrupts disabled.
3958  *
3959  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3960  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3961  * hotplugged processors.
3962  *
3963  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3964  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3965  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3966  */
3967 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3968 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3969 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3970
3971 /*
3972  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3973  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3974  */
3975 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3976
3977 /* return values int ....just for stop_machine() */
3978 static int __build_all_zonelists(void *data)
3979 {
3980         int nid;
3981         int cpu;
3982         pg_data_t *self = data;
3983
3984 #ifdef CONFIG_NUMA
3985         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3986 #endif
3987
3988         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3989                 build_zonelists(self);
3990                 build_zonelist_cache(self);
3991         }
3992
3993         for_each_online_node(nid) {
3994                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3995
3996                 build_zonelists(pgdat);
3997                 build_zonelist_cache(pgdat);
3998         }
3999
4000         /*
4001          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4002          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4003          * each zone will be allocated later when the per cpu
4004          * allocator is available.
4005          *
4006          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4007          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4008          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4009          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4010          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4011          * (a chicken-egg dilemma).
4012          */
4013         for_each_possible_cpu(cpu) {
4014                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4015
4016 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4017                 /*
4018                  * We now know the "local memory node" for each node--
4019                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4020                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4021                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4022                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4023                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4024                  */
4025                 if (cpu_online(cpu))
4026                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4027 #endif
4028         }
4029
4030         return 0;
4031 }
4032
4033 static noinline void __init
4034 build_all_zonelists_init(void)
4035 {
4036         __build_all_zonelists(NULL);
4037         mminit_verify_zonelist();
4038         cpuset_init_current_mems_allowed();
4039 }
4040
4041 /*
4042  * Called with zonelists_mutex held always
4043  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4044  *
4045  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4046  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4047  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4048  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4049  */
4050 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4051 {
4052         set_zonelist_order();
4053
4054         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4055                 build_all_zonelists_init();
4056         } else {
4057 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4058                 if (zone)
4059                         setup_zone_pageset(zone);
4060 #endif
4061                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4062                    of zonelist */
4063                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4064                 /* cpuset refresh routine should be here */
4065         }
4066         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4067         /*
4068          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4069          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4070          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4071          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4072          * disabled and enable it later
4073          */
4074         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4075                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4076         else
4077                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4078
4079         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4080                 "Total pages: %ld\n",
4081                         nr_online_nodes,
4082                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4083                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4084                         vm_total_pages);
4085 #ifdef CONFIG_NUMA
4086         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4087 #endif
4088 }
4089
4090 /*
4091  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4092  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4093  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4094  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4095  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4096  * conservative, even though it seems large.
4097  *
4098  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4099  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4100  */
4101 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4102
4103 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4104 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4105 {
4106         unsigned long size = 1;
4107
4108         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4109
4110         while (size < pages)
4111                 size <<= 1;
4112
4113         /*
4114          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4115          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4116          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4117          */
4118         size = min(size, 4096UL);
4119
4120         return max(size, 4UL);
4121 }
4122 #else
4123 /*
4124  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4125  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4126  *
4127  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4128  *
4129  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4130  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4131  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4132  *
4133  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4134  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4135  *
4136  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4137  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4138  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4139  */
4140 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4141 {
4142         return 4096UL;
4143 }
4144 #endif
4145
4146 /*
4147  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4148  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4149  * hash function before the remainder is taken.
4150  */
4151 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4152 {
4153         return ffz(~size);
4154 }
4155
4156 /*
4157  * Check if a pageblock contains reserved pages
4158  */
4159 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4160 {
4161         unsigned long pfn;
4162
4163         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4164                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4165                         return 1;
4166         }
4167         return 0;
4168 }
4169
4170 /*
4171  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4172  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4173  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4174  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4175  * blocks as reclaim kicks in
4176  */
4177 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4178 {
4179         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4180         struct page *page;
4181         unsigned long block_migratetype;
4182         int reserve;
4183         int old_reserve;
4184
4185         /*
4186          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4187          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4188          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4189          * the block.
4190          */
4191         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4192         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4193         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4194         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4195                                                         pageblock_order;
4196
4197         /*
4198          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4199          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4200          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4201          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4202          * future allocation of hugepages at runtime.
4203          */
4204         reserve = min(2, reserve);
4205         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4206
4207         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4208         if (reserve == old_reserve)
4209                 return;
4210         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4211
4212         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4213                 if (!pfn_valid(pfn))
4214                         continue;
4215                 page = pfn_to_page(pfn);
4216
4217                 /* Watch out for overlapping nodes */
4218                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4219                         continue;
4220
4221                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4222
4223                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4224                 if (reserve > 0) {
4225                         /*
4226                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4227                          * them.
4228                          */
4229                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4230                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4231                                 continue;
4232
4233                         /* If this block is reserved, account for it */
4234                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4235                                 reserve--;
4236                                 continue;
4237                         }
4238
4239                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4240                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4241                                 set_pageblock_migratetype(page,
4242                                                         MIGRATE_RESERVE);
4243                                 move_freepages_block(zone, page,
4244                                                         MIGRATE_RESERVE);
4245                                 reserve--;
4246                                 continue;
4247                         }
4248                 } else if (!old_reserve) {
4249                         /*
4250                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4251                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4252                          */
4253                         break;
4254                 }
4255
4256                 /*
4257                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4258                  * take it back
4259                  */
4260                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4261                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4262                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4263                 }
4264         }
4265 }
4266
4267 /*
4268  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4269  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4270  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4271  */
4272 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4273                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4274 {
4275         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4276         unsigned long pfn;
4277         struct zone *z;
4278
4279         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4280                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4281
4282         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4283         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4284                 /*
4285                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4286                  * handed to this function.  They do not
4287                  * exist on hotplugged memory.
4288                  */
4289                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4290                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4291                                 continue;
4292                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4293                                 continue;
4294                 }
4295                 __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4296         }
4297 }
4298
4299 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4300 {
4301         unsigned int order, t;
4302         for_each_migratetype_order(order, t) {
4303                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4304                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4305         }
4306 }
4307
4308 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4309 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4310         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4311 #endif
4312
4313 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4314 {
4315 #ifdef CONFIG_MMU
4316         int batch;
4317
4318         /*
4319          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4320          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4321          *
4322          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4323          */
4324         batch = zone->managed_pages / 1024;
4325         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4326                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4327         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4328         if (batch < 1)
4329                 batch = 1;
4330
4331         /*
4332          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4333          * of 2 value was found to be more likely to have
4334          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4335          *
4336          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4337          * batches of pages, one task can end up with a lot
4338          * of pages of one half of the possible page colors
4339          * and the other with pages of the other colors.
4340          */
4341         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4342
4343         return batch;
4344
4345 #else
4346         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4347          * conditions.
4348          *
4349          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4350          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4351          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4352          *
4353          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4354          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4355          * can be a significant delay between the individual batches being
4356          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4357          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4358          */
4359         return 0;
4360 #endif
4361 }
4362
4363 /*
4364  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4365  * ->batch must never be higher then ->high.
4366  * The following function updates them in a safe manner without read side
4367  * locking.
4368  *
4369  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4370  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4371  *
4372  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4373  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4374  * exist).
4375  */
4376 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4377                 unsigned long batch)
4378 {
4379        /* start with a fail safe value for batch */
4380         pcp->batch = 1;
4381         smp_wmb();
4382
4383        /* Update high, then batch, in order */
4384         pcp->high = high;
4385         smp_wmb();
4386
4387         pcp->batch = batch;
4388 }
4389
4390 /* a companion to pageset_set_high() */
4391 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4392 {
4393         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4394 }
4395
4396 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4397 {
4398         struct per_cpu_pages *pcp;
4399         int migratetype;
4400
4401         memset(p, 0, sizeof(*p));
4402
4403         pcp = &p->pcp;
4404         pcp->count = 0;
4405         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4406                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4407 }
4408
4409 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4410 {
4411         pageset_init(p);
4412         pageset_set_batch(p, batch);
4413 }
4414
4415 /*
4416  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4417  * to the value high for the pageset p.
4418  */
4419 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4420                                 unsigned long high)
4421 {
4422         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4423         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4424                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4425
4426         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4427 }
4428
4429 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4430                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4431 {
4432         if (percpu_pagelist_fraction)
4433                 pageset_set_high(pcp,
4434                         (zone->managed_pages /
4435                                 percpu_pagelist_fraction));
4436         else
4437                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4438 }
4439
4440 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4441 {
4442         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4443
4444         pageset_init(pcp);
4445         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4446 }
4447
4448 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4449 {
4450         int cpu;
4451         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4452         for_each_possible_cpu(cpu)
4453                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4454 }
4455
4456 /*
4457  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4458  * Before this call only boot pagesets were available.
4459  */
4460 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4461 {
4462         struct zone *zone;
4463
4464         for_each_populated_zone(zone)
4465                 setup_zone_pageset(zone);
4466 }
4467
4468 static noinline __init_refok
4469 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4470 {
4471         int i;
4472         size_t alloc_size;
4473
4474         /*
4475          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4476          * per zone.
4477          */
4478         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4479                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4480         zone->wait_table_bits =
4481                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4482         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4483                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4484
4485         if (!slab_is_available()) {
4486                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4487                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4488                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4489         } else {
4490                 /*
4491                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4492                  * via memory hot-add.
4493                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4494                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4495                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4496                  * node itself as well.
4497                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4498                  * necessary.
4499                  */
4500                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4501         }
4502         if (!zone->wait_table)
4503                 return -ENOMEM;
4504
4505         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4506                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4507
4508         return 0;
4509 }
4510
4511 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4512 {
4513         /*
4514          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4515          * relies on the ability of the linker to provide the
4516          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4517          */
4518         zone->pageset = &boot_pageset;
4519
4520         if (populated_zone(zone))
4521                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4522                         zone->name, zone->present_pages,
4523                                          zone_batchsize(zone));
4524 }
4525
4526 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4527                                         unsigned long zone_start_pfn,
4528                                         unsigned long size,
4529                                         enum memmap_context context)
4530 {
4531         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4532         int ret;
4533         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4534         if (ret)
4535                 return ret;
4536         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4537
4538         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4539
4540         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4541                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4542                         pgdat->node_id,
4543                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4544                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4545
4546         zone_init_free_lists(zone);
4547
4548         return 0;
4549 }
4550
4551 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4552 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4553 /*
4554  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4555  */
4556 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4557 {
4558         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4559         int nid;
4560         /*
4561          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4562          * when the kernel is running single-threaded.
4563          */
4564         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4565         static int __meminitdata last_nid;
4566
4567         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4568                 return last_nid;
4569
4570         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4571         if (nid != -1) {
4572                 last_start_pfn = start_pfn;
4573                 last_end_pfn = end_pfn;
4574                 last_nid = nid;
4575         }
4576
4577         return nid;
4578 }
4579 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4580
4581 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4582 {
4583         int nid;
4584
4585         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4586         if (nid >= 0)
4587                 return nid;
4588         /* just returns 0 */
4589         return 0;
4590 }
4591
4592 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4593 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4594 {
4595         int nid;
4596
4597         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4598         if (nid >= 0 && nid != node)
4599                 return false;
4600         return true;
4601 }
4602 #endif
4603
4604 /**
4605  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4606  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4607  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4608  *
4609  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4610  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4611  * memblock_free_early_nid() manually.
4612  */
4613 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4614 {
4615         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4616         int i, this_nid;
4617
4618         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4619                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4620                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4621
4622                 if (start_pfn < end_pfn)
4623                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4624                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4625                                         this_nid);
4626         }
4627 }
4628
4629 /**
4630  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4631  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4632  *
4633  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4634  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4635  */
4636 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4637 {
4638         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4639         int i, this_nid;
4640
4641         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4642                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4643 }
4644
4645 /**
4646  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4647  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4648  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4649  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4650  *
4651  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4652  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4653  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4654  * PFNs will be 0.
4655  */
4656 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4657                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4658 {
4659         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4660         int i;
4661
4662         *start_pfn = -1UL;
4663         *end_pfn = 0;
4664
4665         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4666                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4667                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4668         }
4669
4670         if (*start_pfn == -1UL)
4671                 *start_pfn = 0;
4672 }
4673
4674 /*
4675  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4676  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4677  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4678  */
4679 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4680 {
4681         int zone_index;
4682         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4683                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4684                         continue;
4685
4686                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4687                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4688                         break;
4689         }
4690
4691         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4692         movable_zone = zone_index;
4693 }
4694
4695 /*
4696  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4697  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4698  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4699  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4700  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4701  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4702  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4703  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4704  */
4705 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4706                                         unsigned long zone_type,
4707                                         unsigned long node_start_pfn,
4708                                         unsigned long node_end_pfn,
4709                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4710                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4711 {
4712         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4713         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4714                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4715                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4716                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4717                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4718                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4719
4720                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4721                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4722                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4723                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4724
4725                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4726                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4727                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4728         }
4729 }
4730
4731 /*
4732  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4733  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4734  */
4735 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4736                                         unsigned long zone_type,
4737                                         unsigned long node_start_pfn,
4738                                         unsigned long node_end_pfn,
4739                                         unsigned long *ignored)
4740 {
4741         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4742
4743         /* Get the start and end of the zone */
4744         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4745         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4746         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4747                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4748                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4749
4750         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4751         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4752                 return 0;
4753
4754         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4755         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4756         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4757
4758         /* Return the spanned pages */
4759         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4760 }
4761
4762 /*
4763  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4764  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4765  */
4766 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4767                                 unsigned long range_start_pfn,
4768                                 unsigned long range_end_pfn)
4769 {
4770         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4771         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4772         int i;
4773
4774         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4775                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4776                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4777                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4778         }
4779         return nr_absent;
4780 }
4781
4782 /**
4783  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4784  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4785  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4786  *
4787  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4788  */
4789 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4790                                                         unsigned long end_pfn)
4791 {
4792         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4793 }
4794
4795 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4796 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4797                                         unsigned long zone_type,
4798                                         unsigned long node_start_pfn,
4799                                         unsigned long node_end_pfn,
4800                                         unsigned long *ignored)
4801 {
4802         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4803         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4804         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4805
4806         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4807         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4808
4809         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4810                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4811                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4812         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4813 }
4814
4815 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4816 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4817                                         unsigned long zone_type,
4818                                         unsigned long node_start_pfn,
4819                                         unsigned long node_end_pfn,
4820                                         unsigned long *zones_size)
4821 {
4822         return zones_size[zone_type];
4823 }
4824
4825 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4826                                                 unsigned long zone_type,
4827                                                 unsigned long node_start_pfn,
4828                                                 unsigned long node_end_pfn,
4829                                                 unsigned long *zholes_size)
4830 {
4831         if (!zholes_size)
4832                 return 0;
4833
4834         return zholes_size[zone_type];
4835 }
4836
4837 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4838
4839 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4840                                                 unsigned long node_start_pfn,
4841                                                 unsigned long node_end_pfn,
4842                                                 unsigned long *zones_size,
4843                                                 unsigned long *zholes_size)
4844 {
4845         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
4846         enum zone_type i;
4847
4848         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4849                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4850                 unsigned long size, real_size;
4851
4852                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4853                                                   node_start_pfn,
4854                                                   node_end_pfn,
4855                                                   zones_size);
4856                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4857                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4858                                                   zholes_size);
4859                 zone->spanned_pages = size;
4860                 zone->present_pages = real_size;
4861
4862                 totalpages += size;
4863                 realtotalpages += real_size;
4864         }
4865
4866         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4867         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4868         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4869                                                         realtotalpages);
4870 }
4871
4872 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4873 /*
4874  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4875  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4876  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4877  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4878  * bytes.
4879  */
4880 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4881 {
4882         unsigned long usemapsize;
4883
4884         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4885         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4886         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4887         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4888         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4889
4890         return usemapsize / 8;
4891 }
4892
4893 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4894                                 struct zone *zone,
4895                                 unsigned long zone_start_pfn,
4896                                 unsigned long zonesize)
4897 {
4898         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4899         zone->pageblock_flags = NULL;
4900         if (usemapsize)
4901                 zone->pageblock_flags =
4902                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4903                                                          pgdat->node_id);
4904 }
4905 #else
4906 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4907                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4908 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4909
4910 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4911
4912 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4913 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4914 {
4915         unsigned int order;
4916
4917         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4918         if (pageblock_order)
4919                 return;
4920
4921         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4922                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4923         else
4924                 order = MAX_ORDER - 1;
4925
4926         /*
4927          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4928          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4929          * powerpc.
4930          */
4931         pageblock_order = order;
4932 }
4933 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4934
4935 /*
4936  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4937  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4938  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4939  * the kernel config
4940  */
4941 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4942 {
4943 }
4944
4945 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4946
4947 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4948                                                    unsigned long present_pages)
4949 {
4950         unsigned long pages = spanned_pages;
4951
4952         /*
4953          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4954          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4955          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4956          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4957          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4958          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4959          */
4960         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4961             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4962                 pages = present_pages;
4963
4964         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4965 }
4966
4967 /*
4968  * Set up the zone data structures:
4969  *   - mark all pages reserved
4970  *   - mark all memory queues empty
4971  *   - clear the memory bitmaps
4972  *
4973  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4974  */
4975 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4976                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn)
4977 {
4978         enum zone_type j;
4979         int nid = pgdat->node_id;
4980         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4981         int ret;
4982
4983         pgdat_resize_init(pgdat);
4984 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4985         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4986         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4987         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4988 #endif
4989         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4990         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4991         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4992
4993         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4994                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4995                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4996
4997                 size = zone->spanned_pages;
4998                 realsize = freesize = zone->present_pages;
4999
5000                 /*
5001                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5002                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5003                  * and per-cpu initialisations
5004                  */
5005                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5006                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5007                         if (freesize >= memmap_pages) {
5008                                 freesize -= memmap_pages;
5009                                 if (memmap_pages)
5010                                         printk(KERN_DEBUG
5011                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5012                                                zone_names[j], memmap_pages);
5013                         } else
5014                                 printk(KERN_WARNING
5015                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5016                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5017                 }
5018
5019                 /* Account for reserved pages */
5020                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5021                         freesize -= dma_reserve;
5022                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5023                                         zone_names[0], dma_reserve);
5024                 }
5025
5026                 if (!is_highmem_idx(j))
5027                         nr_kernel_pages += freesize;
5028                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5029                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5030                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5031                 nr_all_pages += freesize;
5032
5033                 /*
5034                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5035                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5036                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5037                  */
5038                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5039 #ifdef CONFIG_NUMA
5040                 zone->node = nid;
5041                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5042                                                 / 100;
5043                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5044 #endif
5045                 zone->name = zone_names[j];
5046                 spin_lock_init(&zone->lock);
5047                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5048                 zone_seqlock_init(zone);
5049                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5050                 zone_pcp_init(zone);
5051
5052                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5053                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5054
5055                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5056                 if (!size)
5057                         continue;
5058
5059                 set_pageblock_order();
5060                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5061                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
5062                                                 size, MEMMAP_EARLY);
5063                 BUG_ON(ret);
5064                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5065                 zone_start_pfn += size;
5066         }
5067 }
5068
5069 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5070 {
5071         /* Skip empty nodes */
5072         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5073                 return;
5074
5075 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5076         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5077         if (!pgdat->node_mem_map) {
5078                 unsigned long size, start, end;
5079                 struct page *map;
5080
5081                 /*
5082                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5083                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5084                  * for the buddy allocator to function correctly.
5085                  */
5086                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5087                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5088                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5089                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5090                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5091                 if (!map)
5092                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5093                                                                pgdat->node_id);
5094                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5095         }
5096 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5097         /*
5098          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5099          */
5100         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5101                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5102 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5103                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5104                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5105 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5106         }
5107 #endif
5108 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5109 }
5110
5111 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5112                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5113 {
5114         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5115         unsigned long start_pfn = 0;
5116         unsigned long end_pfn = 0;
5117
5118         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5119         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5120
5121         pgdat->node_id = nid;
5122         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5123 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5124         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5125         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5126                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5127 #endif
5128         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5129                                   zones_size, zholes_size);
5130
5131         alloc_node_mem_map(pgdat);
5132 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5133         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5134                 nid, (unsigned long)pgdat,
5135                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5136 #endif
5137
5138         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn);
5139 }
5140
5141 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5142
5143 #if MAX_NUMNODES > 1
5144 /*
5145  * Figure out the number of possible node ids.
5146  */
5147 void __init setup_nr_node_ids(void)
5148 {
5149         unsigned int node;
5150         unsigned int highest = 0;
5151
5152         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5153                 highest = node;
5154         nr_node_ids = highest + 1;
5155 }
5156 #endif
5157
5158 /**
5159  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5160  *
5161  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5162  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5163  * all the nodes.
5164  *
5165  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5166  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5167  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5168  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5169  *
5170  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5171  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5172  * populated node map.
5173  *
5174  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5175  * requirement (single node).
5176  */
5177 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5178 {
5179         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5180         unsigned long start, end, mask;
5181         int last_nid = -1;
5182         int i, nid;
5183
5184         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5185                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5186                         last_nid = nid;
5187                         last_end = end;
5188                         continue;
5189                 }
5190
5191                 /*
5192                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5193                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5194                  * too coarse to separate the current node from the last.
5195                  */
5196                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5197                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5198                         mask <<= 1;
5199
5200                 /* accumulate all internode masks */
5201                 accl_mask |= mask;
5202         }
5203
5204         /* convert mask to number of pages */
5205         return ~accl_mask + 1;
5206 }
5207
5208 /* Find the lowest pfn for a node */
5209 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5210 {
5211         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5212         unsigned long start_pfn;
5213         int i;
5214
5215         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5216                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5217
5218         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5219                 printk(KERN_WARNING
5220                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5221                 return 0;
5222         }
5223
5224         return min_pfn;
5225 }
5226
5227 /**
5228  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5229  *
5230  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5231  * memblock_set_node().
5232  */
5233 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5234 {
5235         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5236 }
5237
5238 /*
5239  * early_calculate_totalpages()
5240  * Sum pages in active regions for movable zone.
5241  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5242  */
5243 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5244 {
5245         unsigned long totalpages = 0;
5246         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5247         int i, nid;
5248
5249         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5250                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5251
5252                 totalpages += pages;
5253                 if (pages)
5254                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5255         }
5256         return totalpages;
5257 }
5258
5259 /*
5260  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5261  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5262  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5263  * others
5264  */
5265 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5266 {
5267         int i, nid;
5268         unsigned long usable_startpfn;
5269         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5270         /* save the state before borrow the nodemask */
5271         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5272         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5273         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5274         struct memblock_region *r;
5275
5276         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5277         find_usable_zone_for_movable();
5278
5279         /*
5280          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5281          * options.
5282          */
5283         if (movable_node_is_enabled()) {
5284                 for_each_memblock(memory, r) {
5285                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5286                                 continue;
5287
5288                         nid = r->nid;
5289
5290                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5291                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5292                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5293                                 usable_startpfn;
5294                 }
5295
5296                 goto out2;
5297         }
5298
5299         /*
5300          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5301          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5302          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5303          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5304          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5305          * what movablecore would have allowed.
5306          */
5307         if (required_movablecore) {
5308                 unsigned long corepages;
5309
5310                 /*
5311                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5312                  * was requested by the user
5313                  */
5314                 required_movablecore =
5315                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5316                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5317
5318                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5319         }
5320
5321         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5322         if (!required_kernelcore)
5323                 goto out;
5324
5325         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5326         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5327
5328 restart:
5329         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5330         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5331         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5332                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5333
5334                 /*
5335                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5336                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5337                  * amount of memory for the kernel
5338                  */
5339                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5340                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5341
5342                 /*
5343                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5344                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5345                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5346                  */
5347                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5348
5349                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5350                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5351                         unsigned long size_pages;
5352
5353                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5354                         if (start_pfn >= end_pfn)
5355                                 continue;
5356
5357                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5358                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5359                                 unsigned long kernel_pages;
5360                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5361                                                                 - start_pfn;
5362
5363                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5364                                                         kernelcore_remaining);
5365                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5366                                                         required_kernelcore);
5367
5368                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5369                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5370
5371                                         /*
5372                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5373                                          * that if we have to rebalance
5374                                          * kernelcore across nodes, we will
5375                                          * not double account here
5376                                          */
5377                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5378                                         continue;
5379                                 }
5380                                 start_pfn = usable_startpfn;
5381                         }
5382
5383                         /*
5384                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5385                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5386                          * number of pages used as kernelcore
5387                          */
5388                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5389                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5390                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5391                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5392
5393                         /*
5394                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5395                          * break if the kernelcore for this node has been
5396                          * satisfied
5397                          */
5398                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5399                                                                 size_pages);
5400                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5401                         if (!kernelcore_remaining)
5402                                 break;
5403                 }
5404         }
5405
5406         /*
5407          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5408          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5409          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5410          * satisfied
5411          */
5412         usable_nodes--;
5413         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5414                 goto restart;
5415
5416 out2:
5417         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5418         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5419                 zone_movable_pfn[nid] =
5420                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5421
5422 out:
5423         /* restore the node_state */
5424         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5425 }
5426
5427 /* Any regular or high memory on that node ? */
5428 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5429 {
5430         enum zone_type zone_type;
5431
5432         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5433                 return;
5434
5435         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5436                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5437                 if (populated_zone(zone)) {
5438                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5439                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5440                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5441                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5442                         break;
5443                 }
5444         }
5445 }
5446
5447 /**
5448  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5449  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5450  *
5451  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5452  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5453  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5454  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5455  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5456  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5457  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5458  * at arch_max_dma_pfn.
5459  */
5460 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5461 {
5462         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5463         int i, nid;
5464
5465         /* Record where the zone boundaries are */
5466         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5467                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5468         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5469                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5470         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5471         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5472         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5473                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5474                         continue;
5475                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5476                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5477                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5478                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5479         }
5480         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5481         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5482
5483         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5484         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5485         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5486
5487         /* Print out the zone ranges */
5488         pr_info("Zone ranges:\n");
5489         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5490                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5491                         continue;
5492                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5493                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5494                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5495                         pr_cont("empty\n");
5496                 else
5497                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5498                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5499                                         << PAGE_SHIFT,
5500                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5501                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5502         }
5503
5504         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5505         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5506         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5507                 if (zone_movable_pfn[i])
5508                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5509                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5510         }
5511
5512         /* Print out the early node map */
5513         pr_info("Early memory node ranges\n");
5514         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5515                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5516                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5517                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5518
5519         /* Initialise every node */
5520         mminit_verify_pageflags_layout();
5521         setup_nr_node_ids();
5522         for_each_online_node(nid) {
5523                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5524                 free_area_init_node(nid, NULL,
5525                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5526
5527                 /* Any memory on that node */
5528                 if (pgdat->node_present_pages)
5529                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5530                 check_for_memory(pgdat, nid);
5531         }
5532 }
5533
5534 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5535 {
5536         unsigned long long coremem;
5537         if (!p)
5538                 return -EINVAL;
5539
5540         coremem = memparse(p, &p);
5541         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5542
5543         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5544         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5545
5546         return 0;
5547 }
5548
5549 /*
5550  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5551  * cannot be reclaimed or migrated.
5552  */
5553 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5554 {
5555         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5556 }
5557
5558 /*
5559  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5560  * can be reclaimed or migrated.
5561  */
5562 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5563 {
5564         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5565 }
5566
5567 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5568 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5569
5570 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5571
5572 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5573 {
5574         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5575         page_zone(page)->managed_pages += count;
5576         totalram_pages += count;
5577 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5578         if (PageHighMem(page))
5579                 totalhigh_pages += count;
5580 #endif
5581         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5582 }
5583 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5584
5585 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5586 {
5587         void *pos;
5588         unsigned long pages = 0;
5589
5590         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5591         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5592         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5593                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5594                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5595                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5596         }
5597
5598         if (pages && s)
5599                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5600                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5601
5602         return pages;
5603 }
5604 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5605
5606 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5607 void free_highmem_page(struct page *page)
5608 {
5609         __free_reserved_page(page);
5610         totalram_pages++;
5611         page_zone(page)->managed_pages++;
5612         totalhigh_pages++;
5613 }
5614 #endif
5615
5616
5617 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5618 {
5619         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5620         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5621
5622         physpages = get_num_physpages();
5623         codesize = _etext - _stext;
5624         datasize = _edata - _sdata;
5625         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5626         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5627         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5628         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5629
5630         /*
5631          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5632          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5633          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5634          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5635          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5636          */
5637 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5638         do { \
5639                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5640                         size -= adj; \
5641         } while (0)
5642
5643         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5644                      _sinittext, init_code_size);
5645         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5646         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5647         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5648         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5649
5650 #undef  adj_init_size
5651
5652         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5653                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5654                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5655 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5656                ", %luK highmem"
5657 #endif
5658                "%s%s)\n",
5659                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5660                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5661                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5662                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5663                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5664 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5665                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5666 #endif
5667                str ? ", " : "", str ? str : "");
5668 }
5669
5670 /**
5671  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5672  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5673  *
5674  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5675  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5676  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5677  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5678  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5679  * smaller per-cpu batchsize.
5680  */
5681 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5682 {
5683         dma_reserve = new_dma_reserve;
5684 }
5685
5686 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5687 {
5688         free_area_init_node(0, zones_size,
5689                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5690 }
5691
5692 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5693                                  unsigned long action, void *hcpu)
5694 {
5695         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5696
5697         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5698                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5699                 drain_pages(cpu);
5700
5701                 /*
5702                  * Spill the event counters of the dead processor
5703                  * into the current processors event counters.
5704                  * This artificially elevates the count of the current
5705                  * processor.
5706                  */
5707                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5708
5709                 /*
5710                  * Zero the differential counters of the dead processor
5711                  * so that the vm statistics are consistent.
5712                  *
5713                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5714                  * race with what we are doing.
5715                  */
5716                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5717         }
5718         return NOTIFY_OK;
5719 }
5720
5721 void __init page_alloc_init(void)
5722 {
5723         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5724 }
5725
5726 /*
5727  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5728  *      or min_free_kbytes changes.
5729  */
5730 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5731 {
5732         struct pglist_data *pgdat;
5733         unsigned long reserve_pages = 0;
5734         enum zone_type i, j;
5735
5736         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5737                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5738                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5739                         long max = 0;
5740
5741                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5742                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5743                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5744                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5745                         }
5746
5747                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5748                         max += high_wmark_pages(zone);
5749
5750                         if (max > zone->managed_pages)
5751                                 max = zone->managed_pages;
5752                         reserve_pages += max;
5753                         /*
5754                          * Lowmem reserves are not available to
5755                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5756                          * kswapd tries to balance zones to their high
5757                          * watermark.  As a result, neither should be
5758                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5759                          * situation where reclaim has to clean pages
5760                          * in order to balance the zones.
5761                          */
5762                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5763                 }
5764         }
5765         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5766         totalreserve_pages = reserve_pages;
5767 }
5768
5769 /*
5770  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5771  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5772  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5773  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5774  */
5775 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5776 {
5777         struct pglist_data *pgdat;
5778         enum zone_type j, idx;
5779
5780         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5781                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5782                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5783                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5784
5785                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5786
5787                         idx = j;
5788                         while (idx) {
5789                                 struct zone *lower_zone;
5790
5791                                 idx--;
5792
5793                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5794                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5795
5796                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5797                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5798                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5799                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5800                         }
5801                 }
5802         }
5803
5804         /* update totalreserve_pages */
5805         calculate_totalreserve_pages();
5806 }
5807
5808 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5809 {
5810         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5811         unsigned long lowmem_pages = 0;
5812         struct zone *zone;
5813         unsigned long flags;
5814
5815         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5816         for_each_zone(zone) {
5817                 if (!is_highmem(zone))
5818                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5819         }
5820
5821         for_each_zone(zone) {
5822                 u64 tmp;
5823
5824                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5825                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5826                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5827                 if (is_highmem(zone)) {
5828                         /*
5829                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5830                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5831                          * value here.
5832                          *
5833                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5834                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
5835                          * not be capped for highmem.
5836                          */
5837                         unsigned long min_pages;
5838
5839                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5840                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5841                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5842                 } else {
5843                         /*
5844                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5845                          * proportionate to the zone's size.
5846                          */
5847                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5848                 }
5849
5850                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5851                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5852
5853                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5854                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5855                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5856
5857                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5858                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5859         }
5860
5861         /* update totalreserve_pages */
5862         calculate_totalreserve_pages();
5863 }
5864
5865 /**
5866  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5867  * or when memory is hot-{added|removed}
5868  *
5869  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5870  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5871  */
5872 void setup_per_zone_wmarks(void)
5873 {
5874         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5875         __setup_per_zone_wmarks();
5876         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5877 }
5878
5879 /*
5880  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5881  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5882  * to be referenced again before it is swapped out.
5883  *
5884  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5885  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5886  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5887  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5888  *
5889  * total     target    max
5890  * memory    ratio     inactive anon
5891  * -------------------------------------
5892  *   10MB       1         5MB
5893  *  100MB       1        50MB
5894  *    1GB       3       250MB
5895  *   10GB      10       0.9GB
5896  *  100GB      31         3GB
5897  *    1TB     101        10GB
5898  *   10TB     320        32GB
5899  */
5900 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5901 {
5902         unsigned int gb, ratio;
5903
5904         /* Zone size in gigabytes */
5905         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5906         if (gb)
5907                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5908         else
5909                 ratio = 1;
5910
5911         zone->inactive_ratio = ratio;
5912 }
5913
5914 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5915 {
5916         struct zone *zone;
5917
5918         for_each_zone(zone)
5919                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5920 }
5921
5922 /*
5923  * Initialise min_free_kbytes.
5924  *
5925  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5926  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5927  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5928  *
5929  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5930  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5931  *
5932  * which yields
5933  *
5934  * 16MB:        512k
5935  * 32MB:        724k
5936  * 64MB:        1024k
5937  * 128MB:       1448k
5938  * 256MB:       2048k
5939  * 512MB:       2896k
5940  * 1024MB:      4096k
5941  * 2048MB:      5792k
5942  * 4096MB:      8192k
5943  * 8192MB:      11584k
5944  * 16384MB:     16384k
5945  */
5946 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5947 {
5948         unsigned long lowmem_kbytes;
5949         int new_min_free_kbytes;
5950
5951         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5952         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5953
5954         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5955                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5956                 if (min_free_kbytes < 128)
5957                         min_free_kbytes = 128;
5958                 if (min_free_kbytes > 65536)
5959                         min_free_kbytes = 65536;
5960         } else {
5961                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5962                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5963         }
5964         setup_per_zone_wmarks();
5965         refresh_zone_stat_thresholds();
5966         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5967         setup_per_zone_inactive_ratio();
5968         return 0;
5969 }
5970 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5971
5972 /*
5973  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5974  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5975  *      changes.
5976  */
5977 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5978         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5979 {
5980         int rc;
5981
5982         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5983         if (rc)
5984                 return rc;
5985
5986         if (write) {
5987                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5988                 setup_per_zone_wmarks();
5989         }
5990         return 0;
5991 }
5992
5993 #ifdef CONFIG_NUMA
5994 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5995         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5996 {
5997         struct zone *zone;
5998         int rc;
5999
6000         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6001         if (rc)
6002                 return rc;
6003
6004         for_each_zone(zone)
6005                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6006                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6007         return 0;
6008 }
6009
6010 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6011         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6012 {
6013         struct zone *zone;
6014         int rc;
6015
6016         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6017         if (rc)
6018                 return rc;
6019
6020         for_each_zone(zone)
6021                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6022                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6023         return 0;
6024 }
6025 #endif
6026
6027 /*
6028  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6029  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6030  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6031  *
6032  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6033  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6034  * if in function of the boot time zone sizes.
6035  */
6036 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6037         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6038 {
6039         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6040         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6041         return 0;
6042 }
6043
6044 /*
6045  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6046  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6047  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6048  */
6049 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6050         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6051 {
6052         struct zone *zone;
6053         int old_percpu_pagelist_fraction;
6054         int ret;
6055
6056         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6057         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6058
6059         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6060         if (!write || ret < 0)
6061                 goto out;
6062
6063         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6064         if (percpu_pagelist_fraction &&
6065             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6066                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6067                 ret = -EINVAL;
6068                 goto out;
6069         }
6070
6071         /* No change? */
6072         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6073                 goto out;
6074
6075         for_each_populated_zone(zone) {
6076                 unsigned int cpu;
6077
6078                 for_each_possible_cpu(cpu)
6079                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6080                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6081         }
6082 out:
6083         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6084         return ret;
6085 }
6086
6087 #ifdef CONFIG_NUMA
6088 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6089
6090 static int __init set_hashdist(char *str)
6091 {
6092         if (!str)
6093                 return 0;
6094         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6095         return 1;
6096 }
6097 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6098 #endif
6099
6100 /*
6101  * allocate a large system hash table from bootmem
6102  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6103  *   quantity of entries
6104  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6105  */
6106 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6107                                      unsigned long bucketsize,
6108                                      unsigned long numentries,
6109                                      int scale,
6110                                      int flags,
6111                                      unsigned int *_hash_shift,
6112                                      unsigned int *_hash_mask,
6113                                      unsigned long low_limit,
6114                                      unsigned long high_limit)
6115 {
6116         unsigned long long max = high_limit;
6117         unsigned long log2qty, size;
6118         void *table = NULL;
6119
6120         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6121         if (!numentries) {
6122                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6123                 numentries = nr_kernel_pages;
6124
6125                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6126                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6127                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6128
6129                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6130                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6131                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6132                 else
6133                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6134
6135                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6136                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6137                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6138                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6139                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6140                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6141                                 BUG_ON(!numentries);
6142                         }
6143                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6144                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6145         }
6146         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6147
6148         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6149         if (max == 0) {
6150                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6151                 do_div(max, bucketsize);
6152         }
6153         max = min(max, 0x80000000ULL);
6154
6155         if (numentries < low_limit)
6156                 numentries = low_limit;
6157         if (numentries > max)
6158                 numentries = max;
6159
6160         log2qty = ilog2(numentries);
6161
6162         do {
6163                 size = bucketsize << log2qty;
6164                 if (flags & HASH_EARLY)
6165                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6166                 else if (hashdist)
6167                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6168                 else {
6169                         /*
6170                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6171                          * some pages at the end of hash table which
6172                          * alloc_pages_exact() automatically does
6173                          */
6174                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6175                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6176                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6177                         }
6178                 }
6179         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6180
6181         if (!table)
6182                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6183
6184         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6185                tablename,
6186                (1UL << log2qty),
6187                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6188                size);
6189
6190         if (_hash_shift)
6191                 *_hash_shift = log2qty;
6192         if (_hash_mask)
6193                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6194
6195         return table;
6196 }
6197
6198 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6199 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6200                                                         unsigned long pfn)
6201 {
6202 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6203         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6204 #else
6205         return zone->pageblock_flags;
6206 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6207 }
6208
6209 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6210 {
6211 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6212         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6213         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6214 #else
6215         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6216         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6217 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6218 }
6219
6220 /**
6221  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6222  * @page: The page within the block of interest
6223  * @pfn: The target page frame number
6224  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6225  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6226  *
6227  * Return: pageblock_bits flags
6228  */
6229 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6230                                         unsigned long end_bitidx,
6231                                         unsigned long mask)
6232 {
6233         struct zone *zone;
6234         unsigned long *bitmap;
6235         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6236         unsigned long word;
6237
6238         zone = page_zone(page);
6239         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6240         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6241         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6242         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6243
6244         word = bitmap[word_bitidx];
6245         bitidx += end_bitidx;
6246         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6247 }
6248
6249 /**
6250  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6251  * @page: The page within the block of interest
6252  * @flags: The flags to set
6253  * @pfn: The target page frame number
6254  * @end_bitidx: The last bit of interest
6255  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6256  */
6257 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6258                                         unsigned long pfn,
6259                                         unsigned long end_bitidx,
6260                                         unsigned long mask)
6261 {
6262         struct zone *zone;
6263         unsigned long *bitmap;
6264         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6265         unsigned long old_word, word;
6266
6267         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6268
6269         zone = page_zone(page);
6270         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6271         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6272         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6273         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6274
6275         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6276
6277         bitidx += end_bitidx;
6278         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6279         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6280
6281         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6282         for (;;) {
6283                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6284                 if (word == old_word)
6285                         break;
6286                 word = old_word;
6287         }
6288 }
6289
6290 /*
6291  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6292  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6293  *
6294  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6295  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6296  * expect this function should be exact.
6297  */
6298 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6299                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6300 {
6301         unsigned long pfn, iter, found;
6302         int mt;
6303
6304         /*
6305          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6306          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6307          */
6308         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6309                 return false;
6310         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6311         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6312                 return false;
6313
6314         pfn = page_to_pfn(page);
6315         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6316                 unsigned long check = pfn + iter;
6317
6318                 if (!pfn_valid_within(check))
6319                         continue;
6320
6321                 page = pfn_to_page(check);
6322
6323                 /*
6324                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6325                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6326                  * handle each tail page individually in migration.
6327                  */
6328                 if (PageHuge(page)) {
6329                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6330                         continue;
6331                 }
6332
6333                 /*
6334                  * We can't use page_count without pin a page
6335                  * because another CPU can free compound page.
6336                  * This check already skips compound tails of THP
6337                  * because their page->_count is zero at all time.
6338                  */
6339                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6340                         if (PageBuddy(page))
6341                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6342                         continue;
6343                 }
6344
6345                 /*
6346                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6347                  * page_count() is not 0.
6348                  */
6349                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6350                         continue;
6351
6352                 if (!PageLRU(page))
6353                         found++;
6354                 /*
6355                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6356                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6357                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6358                  */
6359                 /*
6360                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6361                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6362                  *
6363                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6364                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6365                  * page at boot.
6366                  */
6367                 if (found > count)
6368                         return true;
6369         }
6370         return false;
6371 }
6372
6373 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6374 {
6375         struct zone *zone;
6376         unsigned long pfn;
6377
6378         /*
6379          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6380          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6381          * the zone but still within the section.
6382          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6383          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6384          */
6385         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6386                 return false;
6387
6388         zone = page_zone(page);
6389         pfn = page_to_pfn(page);
6390         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6391                 return false;
6392
6393         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6394 }
6395
6396 #ifdef CONFIG_CMA
6397
6398 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6399 {
6400         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6401                              pageblock_nr_pages) - 1);
6402 }
6403
6404 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6405 {
6406         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6407                                 pageblock_nr_pages));
6408 }
6409
6410 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6411 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6412                                         unsigned long start, unsigned long end)
6413 {
6414         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6415         unsigned long nr_reclaimed;
6416         unsigned long pfn = start;
6417         unsigned int tries = 0;
6418         int ret = 0;
6419
6420         migrate_prep();
6421
6422         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6423                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6424                         ret = -EINTR;
6425                         break;
6426                 }
6427
6428                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6429                         cc->nr_migratepages = 0;
6430                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6431                         if (!pfn) {
6432                                 ret = -EINTR;
6433                                 break;
6434                         }
6435                         tries = 0;
6436                 } else if (++tries == 5) {
6437                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6438                         break;
6439                 }
6440
6441                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6442                                                         &cc->migratepages);
6443                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6444
6445                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6446                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6447         }
6448         if (ret < 0) {
6449                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6450                 return ret;
6451         }
6452         return 0;
6453 }
6454
6455 /**
6456  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6457  * @start:      start PFN to allocate
6458  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6459  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6460  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6461  *                      in range must have the same migratetype and it must
6462  *                      be either of the two.
6463  *
6464  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6465  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6466  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6467  * pages fall in.
6468  *
6469  * The PFN range must belong to a single zone.
6470  *
6471  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6472  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6473  * need to be freed with free_contig_range().
6474  */
6475 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6476                        unsigned migratetype)
6477 {
6478         unsigned long outer_start, outer_end;
6479         int ret = 0, order;
6480
6481         struct compact_control cc = {
6482                 .nr_migratepages = 0,
6483                 .order = -1,
6484                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6485                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6486                 .ignore_skip_hint = true,
6487         };
6488         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6489
6490         /*
6491          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6492          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6493          * have different sizes, and due to the way page allocator
6494          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6495          * that page allocator won't try to merge buddies from
6496          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6497          * other migration type.
6498          *
6499          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6500          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6501          * we are interested in).  This will put all the pages in
6502          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6503          *
6504          * When this is done, we take the pages in range from page
6505          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6506          * page allocator will never consider using them.
6507          *
6508          * This lets us mark the pageblocks back as
6509          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6510          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6511          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6512          */
6513
6514         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6515                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6516                                        false);
6517         if (ret)
6518                 return ret;
6519
6520         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6521         if (ret)
6522                 goto done;
6523
6524         /*
6525          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6526          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6527          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6528          * What we are going to do is to allocate all pages from
6529          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6530          *
6531          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6532          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6533          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6534          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6535          * once this is done free the pages we are not interested in.
6536          *
6537          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6538          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6539          */
6540
6541         lru_add_drain_all();
6542         drain_all_pages(cc.zone);
6543
6544         order = 0;
6545         outer_start = start;
6546         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6547                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6548                         ret = -EBUSY;
6549                         goto done;
6550                 }
6551                 outer_start &= ~0UL << order;
6552         }
6553
6554         /* Make sure the range is really isolated. */
6555         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6556                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6557                         __func__, outer_start, end);
6558                 ret = -EBUSY;
6559                 goto done;
6560         }
6561
6562         /* Grab isolated pages from freelists. */
6563         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6564         if (!outer_end) {
6565                 ret = -EBUSY;
6566                 goto done;
6567         }
6568
6569         /* Free head and tail (if any) */
6570         if (start != outer_start)
6571                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6572         if (end != outer_end)
6573                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6574
6575 done:
6576         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6577                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6578         return ret;
6579 }
6580
6581 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6582 {
6583         unsigned int count = 0;
6584
6585         for (; nr_pages--; pfn++) {
6586                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6587
6588                 count += page_count(page) != 1;
6589                 __free_page(page);
6590         }
6591         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6592 }
6593 #endif
6594
6595 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6596 /*
6597  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6598  * page high values need to be recalulated.
6599  */
6600 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6601 {
6602         unsigned cpu;
6603         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6604         for_each_possible_cpu(cpu)
6605                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6606                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6607         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6608 }
6609 #endif
6610
6611 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6612 {
6613         unsigned long flags;
6614         int cpu;
6615         struct per_cpu_pageset *pset;
6616
6617         /* avoid races with drain_pages()  */
6618         local_irq_save(flags);
6619         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6620                 for_each_online_cpu(cpu) {
6621                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6622                         drain_zonestat(zone, pset);
6623                 }
6624                 free_percpu(zone->pageset);
6625                 zone->pageset = &boot_pageset;
6626         }
6627         local_irq_restore(flags);
6628 }
6629
6630 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6631 /*
6632  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6633  */
6634 void
6635 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6636 {
6637         struct page *page;
6638         struct zone *zone;
6639         unsigned int order, i;
6640         unsigned long pfn;
6641         unsigned long flags;
6642         /* find the first valid pfn */
6643         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6644                 if (pfn_valid(pfn))
6645                         break;
6646         if (pfn == end_pfn)
6647                 return;
6648         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6649         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6650         pfn = start_pfn;
6651         while (pfn < end_pfn) {
6652                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6653                         pfn++;
6654                         continue;
6655                 }
6656                 page = pfn_to_page(pfn);
6657                 /*
6658                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6659                  * page_count() is not 0.
6660                  */
6661                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6662                         pfn++;
6663                         SetPageReserved(page);
6664                         continue;
6665                 }
6666
6667                 BUG_ON(page_count(page));
6668                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6669                 order = page_order(page);
6670 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6671                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6672                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6673 #endif
6674                 list_del(&page->lru);
6675                 rmv_page_order(page);
6676                 zone->free_area[order].nr_free--;
6677                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6678                         SetPageReserved((page+i));
6679                 pfn += (1 << order);
6680         }
6681         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6682 }
6683 #endif
6684
6685 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6686 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6687 {
6688         struct zone *zone = page_zone(page);
6689         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6690         unsigned long flags;
6691         unsigned int order;
6692
6693         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6694         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6695                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6696
6697                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6698                         break;
6699         }
6700         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6701
6702         return order < MAX_ORDER;
6703 }
6704 #endif