mm: introduce dump_vma
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.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 /*
116  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
117  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
118  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
119  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
120  */
121 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
122
123 int percpu_pagelist_fraction;
124 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
125
126 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
127 /*
128  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
129  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
130  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
131  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
132  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
133  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
134  */
135
136 static gfp_t saved_gfp_mask;
137
138 void pm_restore_gfp_mask(void)
139 {
140         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
141         if (saved_gfp_mask) {
142                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
143                 saved_gfp_mask = 0;
144         }
145 }
146
147 void pm_restrict_gfp_mask(void)
148 {
149         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
150         WARN_ON(saved_gfp_mask);
151         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
152         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
153 }
154
155 bool pm_suspended_storage(void)
156 {
157         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
158                 return false;
159         return true;
160 }
161 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
162
163 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
164 int pageblock_order __read_mostly;
165 #endif
166
167 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
168
169 /*
170  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
171  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
172  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
173  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
174  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
175  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
176  *
177  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
178  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
179  */
180 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          256,
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          256,
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
188          32,
189 #endif
190          32,
191 };
192
193 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
194
195 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
196 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
197          "DMA",
198 #endif
199 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
200          "DMA32",
201 #endif
202          "Normal",
203 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
204          "HighMem",
205 #endif
206          "Movable",
207 };
208
209 int min_free_kbytes = 1024;
210 int user_min_free_kbytes = -1;
211
212 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
213 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
214 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
215
216 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
217 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
220 static unsigned long __initdata required_movablecore;
221 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
222
223 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
224 int movable_zone;
225 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
226 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
227
228 #if MAX_NUMNODES > 1
229 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
230 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
231 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
232 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
233 #endif
234
235 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
236
237 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
238 {
239         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
240                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
241                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
242
243         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
244                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
245 }
246
247 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
248
249 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
250 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
251 {
252         int ret = 0;
253         unsigned seq;
254         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
255         unsigned long sp, start_pfn;
256
257         do {
258                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
259                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
260                 sp = zone->spanned_pages;
261                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
262                         ret = 1;
263         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
264
265         if (ret)
266                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
267                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
268                         start_pfn, start_pfn + sp);
269
270         return ret;
271 }
272
273 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
274 {
275         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
276                 return 0;
277         if (zone != page_zone(page))
278                 return 0;
279
280         return 1;
281 }
282 /*
283  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
284  */
285 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
286 {
287         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
288                 return 1;
289         if (!page_is_consistent(zone, page))
290                 return 1;
291
292         return 0;
293 }
294 #else
295 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
296 {
297         return 0;
298 }
299 #endif
300
301 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
302                 unsigned long bad_flags)
303 {
304         static unsigned long resume;
305         static unsigned long nr_shown;
306         static unsigned long nr_unshown;
307
308         /* Don't complain about poisoned pages */
309         if (PageHWPoison(page)) {
310                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
311                 return;
312         }
313
314         /*
315          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
316          * or allow a steady drip of one report per second.
317          */
318         if (nr_shown == 60) {
319                 if (time_before(jiffies, resume)) {
320                         nr_unshown++;
321                         goto out;
322                 }
323                 if (nr_unshown) {
324                         printk(KERN_ALERT
325                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
326                                 nr_unshown);
327                         nr_unshown = 0;
328                 }
329                 nr_shown = 0;
330         }
331         if (nr_shown++ == 0)
332                 resume = jiffies + 60 * HZ;
333
334         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
335                 current->comm, page_to_pfn(page));
336         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
337
338         print_modules();
339         dump_stack();
340 out:
341         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
342         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
343         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
344 }
345
346 /*
347  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
348  *
349  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
350  *
351  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
352  *
353  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
354  * pointing at the head page.
355  *
356  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
357  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
358  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
359  */
360
361 static void free_compound_page(struct page *page)
362 {
363         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
364 }
365
366 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
367 {
368         int i;
369         int nr_pages = 1 << order;
370
371         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
372         set_compound_order(page, order);
373         __SetPageHead(page);
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376                 set_page_count(p, 0);
377                 p->first_page = page;
378                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
379                 smp_wmb();
380                 __SetPageTail(p);
381         }
382 }
383
384 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
385 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
386 {
387         int i;
388         int nr_pages = 1 << order;
389         int bad = 0;
390
391         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
392                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
393                 bad++;
394         }
395
396         __ClearPageHead(page);
397
398         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
399                 struct page *p = page + i;
400
401                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
402                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
403                         bad++;
404                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
405                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
406                         bad++;
407                 }
408                 __ClearPageTail(p);
409         }
410
411         return bad;
412 }
413
414 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
415                                                         gfp_t gfp_flags)
416 {
417         int i;
418
419         /*
420          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
421          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
422          */
423         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
424         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
425                 clear_highpage(page + i);
426 }
427
428 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
429 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
430
431 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
432 {
433         unsigned long res;
434
435         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
436                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
437                 return 0;
438         }
439         _debug_guardpage_minorder = res;
440         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
441         return 0;
442 }
443 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
444
445 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
446 {
447         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
448 }
449
450 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
451 {
452         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
453 }
454 #else
455 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
456 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
457 #endif
458
459 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
460 {
461         set_page_private(page, order);
462         __SetPageBuddy(page);
463 }
464
465 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
466 {
467         __ClearPageBuddy(page);
468         set_page_private(page, 0);
469 }
470
471 /*
472  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
473  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
474  *
475  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
476  * the following equation:
477  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
478  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
479  * 1 buddy is #10:
480  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
481  *
482  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
483  * satisfies the following equation:
484  *     P = B & ~(1 << O)
485  *
486  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
487  */
488 static inline unsigned long
489 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
490 {
491         return page_idx ^ (1 << order);
492 }
493
494 /*
495  * This function checks whether a page is free && is the buddy
496  * we can do coalesce a page and its buddy if
497  * (a) the buddy is not in a hole &&
498  * (b) the buddy is in the buddy system &&
499  * (c) a page and its buddy have the same order &&
500  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
501  *
502  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
503  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
504  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
505  * serialized by zone->lock.
506  *
507  * For recording page's order, we use page_private(page).
508  */
509 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
510                                                         unsigned int order)
511 {
512         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
513                 return 0;
514
515         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
516                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
517
518                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
519                         return 0;
520
521                 return 1;
522         }
523
524         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
525                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
526
527                 /*
528                  * zone check is done late to avoid uselessly
529                  * calculating zone/node ids for pages that could
530                  * never merge.
531                  */
532                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
533                         return 0;
534
535                 return 1;
536         }
537         return 0;
538 }
539
540 /*
541  * Freeing function for a buddy system allocator.
542  *
543  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
544  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
545  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
546  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
547  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
548  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
549  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
550  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
551  * parts of the VM system.
552  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
553  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
554  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
555  * field.
556  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
557  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
558  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
559  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
560  * triggers coalescing into a block of larger size.
561  *
562  * -- nyc
563  */
564
565 static inline void __free_one_page(struct page *page,
566                 unsigned long pfn,
567                 struct zone *zone, unsigned int order,
568                 int migratetype)
569 {
570         unsigned long page_idx;
571         unsigned long combined_idx;
572         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
573         struct page *buddy;
574
575         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
576
577         if (unlikely(PageCompound(page)))
578                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
579                         return;
580
581         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
582
583         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
584
585         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
586         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
587
588         while (order < MAX_ORDER-1) {
589                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
590                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
591                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
592                         break;
593                 /*
594                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
595                  * merge with it and move up one order.
596                  */
597                 if (page_is_guard(buddy)) {
598                         clear_page_guard_flag(buddy);
599                         set_page_private(page, 0);
600                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
601                                                   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         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
656                 bad_reason = "cgroup check failed";
657         if (unlikely(bad_reason)) {
658                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
659                 return 1;
660         }
661         page_cpupid_reset_last(page);
662         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
663                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
664         return 0;
665 }
666
667 /*
668  * Frees a number of pages from the PCP lists
669  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
670  * count is the number of pages to free.
671  *
672  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
673  * see if this freeing clears that state.
674  *
675  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
676  * pinned" detection logic.
677  */
678 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
679                                         struct per_cpu_pages *pcp)
680 {
681         int migratetype = 0;
682         int batch_free = 0;
683         int to_free = count;
684         unsigned long nr_scanned;
685
686         spin_lock(&zone->lock);
687         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
688         if (nr_scanned)
689                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
690
691         while (to_free) {
692                 struct page *page;
693                 struct list_head *list;
694
695                 /*
696                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
697                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
698                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
699                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
700                  * lists
701                  */
702                 do {
703                         batch_free++;
704                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
705                                 migratetype = 0;
706                         list = &pcp->lists[migratetype];
707                 } while (list_empty(list));
708
709                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
710                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
711                         batch_free = to_free;
712
713                 do {
714                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
715
716                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
717                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
718                         list_del(&page->lru);
719                         mt = get_freepage_migratetype(page);
720                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
721                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
722                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
723                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
724                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
725                                 if (is_migrate_cma(mt))
726                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
727                         }
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         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
745         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
746                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
747         spin_unlock(&zone->lock);
748 }
749
750 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
751 {
752         int i;
753         int bad = 0;
754
755         trace_mm_page_free(page, order);
756         kmemcheck_free_shadow(page, order);
757
758         if (PageAnon(page))
759                 page->mapping = NULL;
760         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
761                 bad += free_pages_check(page + i);
762         if (bad)
763                 return false;
764
765         if (!PageHighMem(page)) {
766                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
767                                            PAGE_SIZE << order);
768                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
769                                            PAGE_SIZE << order);
770         }
771         arch_free_page(page, order);
772         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
773
774         return true;
775 }
776
777 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
778 {
779         unsigned long flags;
780         int migratetype;
781         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
782
783         if (!free_pages_prepare(page, order))
784                 return;
785
786         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
787         local_irq_save(flags);
788         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
789         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
790         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
791         local_irq_restore(flags);
792 }
793
794 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
795 {
796         unsigned int nr_pages = 1 << order;
797         struct page *p = page;
798         unsigned int loop;
799
800         prefetchw(p);
801         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
802                 prefetchw(p + 1);
803                 __ClearPageReserved(p);
804                 set_page_count(p, 0);
805         }
806         __ClearPageReserved(p);
807         set_page_count(p, 0);
808
809         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
810         set_page_refcounted(page);
811         __free_pages(page, order);
812 }
813
814 #ifdef CONFIG_CMA
815 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
816 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
817 {
818         unsigned i = pageblock_nr_pages;
819         struct page *p = page;
820
821         do {
822                 __ClearPageReserved(p);
823                 set_page_count(p, 0);
824         } while (++p, --i);
825
826         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
827
828         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
829                 i = pageblock_nr_pages;
830                 p = page;
831                 do {
832                         set_page_refcounted(p);
833                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
834                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
835                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
836         } else {
837                 set_page_refcounted(page);
838                 __free_pages(page, pageblock_order);
839         }
840
841         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
842 }
843 #endif
844
845 /*
846  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
847  * Please do not alter this order without good reasons and regression
848  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
849  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
850  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
851  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
852  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
853  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
854  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
855  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
856  *
857  * -- nyc
858  */
859 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
860         int low, int high, struct free_area *area,
861         int migratetype)
862 {
863         unsigned long size = 1 << high;
864
865         while (high > low) {
866                 area--;
867                 high--;
868                 size >>= 1;
869                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
870
871 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
872                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
873                         /*
874                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
875                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
876                          * Corresponding page table entries will not be touched,
877                          * pages will stay not present in virtual address space
878                          */
879                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
880                         set_page_guard_flag(&page[size]);
881                         set_page_private(&page[size], high);
882                         /* Guard pages are not available for any usage */
883                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
884                                                   migratetype);
885                         continue;
886                 }
887 #endif
888                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
889                 area->nr_free++;
890                 set_page_order(&page[size], high);
891         }
892 }
893
894 /*
895  * This page is about to be returned from the page allocator
896  */
897 static inline int check_new_page(struct page *page)
898 {
899         const char *bad_reason = NULL;
900         unsigned long bad_flags = 0;
901
902         if (unlikely(page_mapcount(page)))
903                 bad_reason = "nonzero mapcount";
904         if (unlikely(page->mapping != NULL))
905                 bad_reason = "non-NULL mapping";
906         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
907                 bad_reason = "nonzero _count";
908         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
909                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
910                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
911         }
912         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
913                 bad_reason = "cgroup check failed";
914         if (unlikely(bad_reason)) {
915                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
916                 return 1;
917         }
918         return 0;
919 }
920
921 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
922 {
923         int i;
924
925         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
926                 struct page *p = page + i;
927                 if (unlikely(check_new_page(p)))
928                         return 1;
929         }
930
931         set_page_private(page, 0);
932         set_page_refcounted(page);
933
934         arch_alloc_page(page, order);
935         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
936
937         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
938                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
939
940         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
941                 prep_compound_page(page, order);
942
943         return 0;
944 }
945
946 /*
947  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
948  * the smallest available page from the freelists
949  */
950 static inline
951 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
952                                                 int migratetype)
953 {
954         unsigned int current_order;
955         struct free_area *area;
956         struct page *page;
957
958         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
959         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
960                 area = &(zone->free_area[current_order]);
961                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
962                         continue;
963
964                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
965                                                         struct page, lru);
966                 list_del(&page->lru);
967                 rmv_page_order(page);
968                 area->nr_free--;
969                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
970                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
971                 return page;
972         }
973
974         return NULL;
975 }
976
977
978 /*
979  * This array describes the order lists are fallen back to when
980  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
981  */
982 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
983         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
984         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
985 #ifdef CONFIG_CMA
986         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
987         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
988 #else
989         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
990 #endif
991         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
992 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
993         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
994 #endif
995 };
996
997 /*
998  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
999  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1000  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1001  */
1002 int move_freepages(struct zone *zone,
1003                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1004                           int migratetype)
1005 {
1006         struct page *page;
1007         unsigned long order;
1008         int pages_moved = 0;
1009
1010 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1011         /*
1012          * page_zone is not safe to call in this context when
1013          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1014          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1015          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1016          * grouping pages by mobility
1017          */
1018         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1019 #endif
1020
1021         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1022                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1023                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1024
1025                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1026                         page++;
1027                         continue;
1028                 }
1029
1030                 if (!PageBuddy(page)) {
1031                         page++;
1032                         continue;
1033                 }
1034
1035                 order = page_order(page);
1036                 list_move(&page->lru,
1037                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1038                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1039                 page += 1 << order;
1040                 pages_moved += 1 << order;
1041         }
1042
1043         return pages_moved;
1044 }
1045
1046 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1047                                 int migratetype)
1048 {
1049         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1050         struct page *start_page, *end_page;
1051
1052         start_pfn = page_to_pfn(page);
1053         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1054         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1055         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1056         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1057
1058         /* Do not cross zone boundaries */
1059         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1060                 start_page = page;
1061         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1062                 return 0;
1063
1064         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1065 }
1066
1067 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1068                                         int start_order, int migratetype)
1069 {
1070         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1071
1072         while (nr_pageblocks--) {
1073                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1074                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1075         }
1076 }
1077
1078 /*
1079  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1080  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1081  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1082  *
1083  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1084  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1085  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1086  *
1087  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1088  * if it was unchanged).
1089  */
1090 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1091                                   int start_type, int fallback_type)
1092 {
1093         int current_order = page_order(page);
1094
1095         /*
1096          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1097          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1098          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1099          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1100          */
1101         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1102                 return fallback_type;
1103
1104         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1105         if (current_order >= pageblock_order) {
1106                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1107                 return start_type;
1108         }
1109
1110         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1111             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1112             page_group_by_mobility_disabled) {
1113                 int pages;
1114
1115                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1116
1117                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1118                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1119                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1120
1121                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1122                         return start_type;
1123                 }
1124
1125         }
1126
1127         return fallback_type;
1128 }
1129
1130 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1131 static inline struct page *
1132 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1133 {
1134         struct free_area *area;
1135         unsigned int current_order;
1136         struct page *page;
1137         int migratetype, new_type, i;
1138
1139         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1140         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1141                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1142                                 --current_order) {
1143                 for (i = 0;; i++) {
1144                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1145
1146                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1147                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1148                                 break;
1149
1150                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1151                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1152                                 continue;
1153
1154                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1155                                         struct page, lru);
1156                         area->nr_free--;
1157
1158                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1159                                                           start_migratetype,
1160                                                           migratetype);
1161
1162                         /* Remove the page from the freelists */
1163                         list_del(&page->lru);
1164                         rmv_page_order(page);
1165
1166                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1167                                new_type);
1168                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1169                          * migratetype depending on the decisions in
1170                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1171                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1172                          */
1173                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1174
1175                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1176                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1177
1178                         return page;
1179                 }
1180         }
1181
1182         return NULL;
1183 }
1184
1185 /*
1186  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1187  * Call me with the zone->lock already held.
1188  */
1189 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1190                                                 int migratetype)
1191 {
1192         struct page *page;
1193
1194 retry_reserve:
1195         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1196
1197         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1198                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1199
1200                 /*
1201                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1202                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1203                  * and we want just one call site
1204                  */
1205                 if (!page) {
1206                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1207                         goto retry_reserve;
1208                 }
1209         }
1210
1211         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1212         return page;
1213 }
1214
1215 /*
1216  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1217  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1218  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1219  */
1220 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1221                         unsigned long count, struct list_head *list,
1222                         int migratetype, bool cold)
1223 {
1224         int i;
1225
1226         spin_lock(&zone->lock);
1227         for (i = 0; i < count; ++i) {
1228                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1229                 if (unlikely(page == NULL))
1230                         break;
1231
1232                 /*
1233                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1234                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1235                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1236                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1237                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1238                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1239                  * properly.
1240                  */
1241                 if (likely(!cold))
1242                         list_add(&page->lru, list);
1243                 else
1244                         list_add_tail(&page->lru, list);
1245                 list = &page->lru;
1246                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1247                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1248                                               -(1 << order));
1249         }
1250         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1251         spin_unlock(&zone->lock);
1252         return i;
1253 }
1254
1255 #ifdef CONFIG_NUMA
1256 /*
1257  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1258  * currently executing processor on remote nodes after they have
1259  * expired.
1260  *
1261  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1262  * a single processor.
1263  */
1264 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1265 {
1266         unsigned long flags;
1267         int to_drain, batch;
1268
1269         local_irq_save(flags);
1270         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1271         to_drain = min(pcp->count, batch);
1272         if (to_drain > 0) {
1273                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1274                 pcp->count -= to_drain;
1275         }
1276         local_irq_restore(flags);
1277 }
1278 #endif
1279
1280 /*
1281  * Drain pages of the indicated processor.
1282  *
1283  * The processor must either be the current processor and the
1284  * thread pinned to the current processor or a processor that
1285  * is not online.
1286  */
1287 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1288 {
1289         unsigned long flags;
1290         struct zone *zone;
1291
1292         for_each_populated_zone(zone) {
1293                 struct per_cpu_pageset *pset;
1294                 struct per_cpu_pages *pcp;
1295
1296                 local_irq_save(flags);
1297                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1298
1299                 pcp = &pset->pcp;
1300                 if (pcp->count) {
1301                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1302                         pcp->count = 0;
1303                 }
1304                 local_irq_restore(flags);
1305         }
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1310  */
1311 void drain_local_pages(void *arg)
1312 {
1313         drain_pages(smp_processor_id());
1314 }
1315
1316 /*
1317  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1318  *
1319  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1320  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1321  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1322  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1323  * before the call to on_each_cpu_mask().
1324  */
1325 void drain_all_pages(void)
1326 {
1327         int cpu;
1328         struct per_cpu_pageset *pcp;
1329         struct zone *zone;
1330
1331         /*
1332          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1333          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1334          */
1335         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1336
1337         /*
1338          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1339          * as offline notification will cause the notified
1340          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1341          * disables preemption as part of its processing
1342          */
1343         for_each_online_cpu(cpu) {
1344                 bool has_pcps = false;
1345                 for_each_populated_zone(zone) {
1346                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1347                         if (pcp->pcp.count) {
1348                                 has_pcps = true;
1349                                 break;
1350                         }
1351                 }
1352                 if (has_pcps)
1353                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1354                 else
1355                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1356         }
1357         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1358 }
1359
1360 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1361
1362 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1363 {
1364         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1365         unsigned long flags;
1366         unsigned int order, t;
1367         struct list_head *curr;
1368
1369         if (zone_is_empty(zone))
1370                 return;
1371
1372         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1373
1374         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1375         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1376                 if (pfn_valid(pfn)) {
1377                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1378
1379                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1380                                 swsusp_unset_page_free(page);
1381                 }
1382
1383         for_each_migratetype_order(order, t) {
1384                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1385                         unsigned long i;
1386
1387                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1388                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1389                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1390                 }
1391         }
1392         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1393 }
1394 #endif /* CONFIG_PM */
1395
1396 /*
1397  * Free a 0-order page
1398  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1399  */
1400 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1401 {
1402         struct zone *zone = page_zone(page);
1403         struct per_cpu_pages *pcp;
1404         unsigned long flags;
1405         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1406         int migratetype;
1407
1408         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1409                 return;
1410
1411         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1412         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1413         local_irq_save(flags);
1414         __count_vm_event(PGFREE);
1415
1416         /*
1417          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1418          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1419          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1420          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1421          * excessively into the page allocator
1422          */
1423         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1424                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1425                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1426                         goto out;
1427                 }
1428                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1429         }
1430
1431         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1432         if (!cold)
1433                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1434         else
1435                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1436         pcp->count++;
1437         if (pcp->count >= pcp->high) {
1438                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1439                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1440                 pcp->count -= batch;
1441         }
1442
1443 out:
1444         local_irq_restore(flags);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Free a list of 0-order pages
1449  */
1450 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1451 {
1452         struct page *page, *next;
1453
1454         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1455                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1456                 free_hot_cold_page(page, cold);
1457         }
1458 }
1459
1460 /*
1461  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1462  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1463  * Each sub-page must be freed individually.
1464  *
1465  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1466  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1467  */
1468 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1469 {
1470         int i;
1471
1472         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1473         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1474
1475 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1476         /*
1477          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1478          * otherwise free the whole shadow.
1479          */
1480         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1481                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1482 #endif
1483
1484         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1485                 set_page_refcounted(page + i);
1486 }
1487 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1488
1489 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1490 {
1491         unsigned long watermark;
1492         struct zone *zone;
1493         int mt;
1494
1495         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1496
1497         zone = page_zone(page);
1498         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1499
1500         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1501                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1502                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1503                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1504                         return 0;
1505
1506                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1507         }
1508
1509         /* Remove page from free list */
1510         list_del(&page->lru);
1511         zone->free_area[order].nr_free--;
1512         rmv_page_order(page);
1513
1514         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1515         if (order >= pageblock_order - 1) {
1516                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1517                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1518                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1519                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1520                                 set_pageblock_migratetype(page,
1521                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1522                 }
1523         }
1524
1525         return 1UL << order;
1526 }
1527
1528 /*
1529  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1530  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1531  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1532  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1533  * are enabled.
1534  *
1535  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1536  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1537  */
1538 int split_free_page(struct page *page)
1539 {
1540         unsigned int order;
1541         int nr_pages;
1542
1543         order = page_order(page);
1544
1545         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1546         if (!nr_pages)
1547                 return 0;
1548
1549         /* Split into individual pages */
1550         set_page_refcounted(page);
1551         split_page(page, order);
1552         return nr_pages;
1553 }
1554
1555 /*
1556  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1557  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1558  * or two.
1559  */
1560 static inline
1561 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1562                         struct zone *zone, unsigned int order,
1563                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1564 {
1565         unsigned long flags;
1566         struct page *page;
1567         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1568
1569 again:
1570         if (likely(order == 0)) {
1571                 struct per_cpu_pages *pcp;
1572                 struct list_head *list;
1573
1574                 local_irq_save(flags);
1575                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1576                 list = &pcp->lists[migratetype];
1577                 if (list_empty(list)) {
1578                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1579                                         pcp->batch, list,
1580                                         migratetype, cold);
1581                         if (unlikely(list_empty(list)))
1582                                 goto failed;
1583                 }
1584
1585                 if (cold)
1586                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1587                 else
1588                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1589
1590                 list_del(&page->lru);
1591                 pcp->count--;
1592         } else {
1593                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1594                         /*
1595                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1596                          *
1597                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1598                          * properly detect and handle allocation failures.
1599                          *
1600                          * We most definitely don't want callers attempting to
1601                          * allocate greater than order-1 page units with
1602                          * __GFP_NOFAIL.
1603                          */
1604                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1605                 }
1606                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1607                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1608                 spin_unlock(&zone->lock);
1609                 if (!page)
1610                         goto failed;
1611                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1612                                           get_freepage_migratetype(page));
1613         }
1614
1615         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1616         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1617             !zone_is_fair_depleted(zone))
1618                 zone_set_flag(zone, ZONE_FAIR_DEPLETED);
1619
1620         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1621         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1622         local_irq_restore(flags);
1623
1624         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1625         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1626                 goto again;
1627         return page;
1628
1629 failed:
1630         local_irq_restore(flags);
1631         return NULL;
1632 }
1633
1634 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1635
1636 static struct {
1637         struct fault_attr attr;
1638
1639         u32 ignore_gfp_highmem;
1640         u32 ignore_gfp_wait;
1641         u32 min_order;
1642 } fail_page_alloc = {
1643         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1644         .ignore_gfp_wait = 1,
1645         .ignore_gfp_highmem = 1,
1646         .min_order = 1,
1647 };
1648
1649 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1650 {
1651         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1652 }
1653 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1654
1655 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1656 {
1657         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1658                 return false;
1659         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1660                 return false;
1661         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1662                 return false;
1663         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1664                 return false;
1665
1666         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1667 }
1668
1669 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1670
1671 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1672 {
1673         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1674         struct dentry *dir;
1675
1676         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1677                                         &fail_page_alloc.attr);
1678         if (IS_ERR(dir))
1679                 return PTR_ERR(dir);
1680
1681         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1682                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1683                 goto fail;
1684         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1685                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1686                 goto fail;
1687         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1688                                 &fail_page_alloc.min_order))
1689                 goto fail;
1690
1691         return 0;
1692 fail:
1693         debugfs_remove_recursive(dir);
1694
1695         return -ENOMEM;
1696 }
1697
1698 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1699
1700 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1701
1702 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1703
1704 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1705 {
1706         return false;
1707 }
1708
1709 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1710
1711 /*
1712  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1713  * of the allocation.
1714  */
1715 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1716                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1717                         long free_pages)
1718 {
1719         /* free_pages my go negative - that's OK */
1720         long min = mark;
1721         int o;
1722         long free_cma = 0;
1723
1724         free_pages -= (1 << order) - 1;
1725         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1726                 min -= min / 2;
1727         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1728                 min -= min / 4;
1729 #ifdef CONFIG_CMA
1730         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1731         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1732                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1733 #endif
1734
1735         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1736                 return false;
1737         for (o = 0; o < order; o++) {
1738                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1739                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1740
1741                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1742                 min >>= 1;
1743
1744                 if (free_pages <= min)
1745                         return false;
1746         }
1747         return true;
1748 }
1749
1750 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1751                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1752 {
1753         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1754                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1755 }
1756
1757 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1758                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1759 {
1760         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1761
1762         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1763                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1764
1765         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1766                                                                 free_pages);
1767 }
1768
1769 #ifdef CONFIG_NUMA
1770 /*
1771  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1772  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1773  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1774  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1775  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1776  *
1777  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1778  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1779  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1780  *
1781  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1782  * nothing and returns NULL.
1783  *
1784  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1785  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1786  *
1787  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1788  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1789  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1790  * quickly as we can.
1791  */
1792 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1793 {
1794         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1795         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1796
1797         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1798         if (!zlc)
1799                 return NULL;
1800
1801         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1802                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1803                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1804         }
1805
1806         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1807                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1808                                         &node_states[N_MEMORY];
1809         return allowednodes;
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1814  * if it is worth looking at further for free memory:
1815  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1816  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1817  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1818  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1819  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1820  * else return false (zero) if it is not.
1821  *
1822  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1823  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1824  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1825  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1826  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1827  * into the second scan of the zonelist.
1828  *
1829  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1830  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1831  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1832  * unturned looking for a free page.
1833  */
1834 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1835                                                 nodemask_t *allowednodes)
1836 {
1837         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1838         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1839         int n;                          /* node that zone *z is on */
1840
1841         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1842         if (!zlc)
1843                 return 1;
1844
1845         i = z - zonelist->_zonerefs;
1846         n = zlc->z_to_n[i];
1847
1848         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1849         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1850 }
1851
1852 /*
1853  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1854  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1855  * from that zone don't waste time re-examining it.
1856  */
1857 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1858 {
1859         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1860         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1861
1862         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1863         if (!zlc)
1864                 return;
1865
1866         i = z - zonelist->_zonerefs;
1867
1868         set_bit(i, zlc->fullzones);
1869 }
1870
1871 /*
1872  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1873  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1874  */
1875 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1876 {
1877         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1878
1879         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1880         if (!zlc)
1881                 return;
1882
1883         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1884 }
1885
1886 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1887 {
1888         return local_zone->node == zone->node;
1889 }
1890
1891 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1892 {
1893         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1894                                 RECLAIM_DISTANCE;
1895 }
1896
1897 #else   /* CONFIG_NUMA */
1898
1899 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1900 {
1901         return NULL;
1902 }
1903
1904 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1905                                 nodemask_t *allowednodes)
1906 {
1907         return 1;
1908 }
1909
1910 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1911 {
1912 }
1913
1914 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1915 {
1916 }
1917
1918 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1919 {
1920         return true;
1921 }
1922
1923 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1924 {
1925         return true;
1926 }
1927
1928 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1929
1930 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
1931 {
1932         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
1933
1934         do {
1935                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
1936                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
1937                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
1938                 zone_clear_flag(zone, ZONE_FAIR_DEPLETED);
1939         } while (zone++ != preferred_zone);
1940 }
1941
1942 /*
1943  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1944  * a page.
1945  */
1946 static struct page *
1947 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1948                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1949                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
1950 {
1951         struct zoneref *z;
1952         struct page *page = NULL;
1953         struct zone *zone;
1954         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1955         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1956         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1957         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1958                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1959         int nr_fair_skipped = 0;
1960         bool zonelist_rescan;
1961
1962 zonelist_scan:
1963         zonelist_rescan = false;
1964
1965         /*
1966          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1967          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1968          */
1969         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1970                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1971                 unsigned long mark;
1972
1973                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1974                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1975                                 continue;
1976                 if (cpusets_enabled() &&
1977                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1978                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1979                                 continue;
1980                 /*
1981                  * Distribute pages in proportion to the individual
1982                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1983                  * page was allocated in should have no effect on the
1984                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1985                  */
1986                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1987                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1988                                 break;
1989                         if (zone_is_fair_depleted(zone)) {
1990                                 nr_fair_skipped++;
1991                                 continue;
1992                         }
1993                 }
1994                 /*
1995                  * When allocating a page cache page for writing, we
1996                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1997                  * limit, such that no single zone holds more than its
1998                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1999                  * The dirty limits take into account the zone's
2000                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2001                  * should be able to balance it without having to
2002                  * write pages from its LRU list.
2003                  *
2004                  * This may look like it could increase pressure on
2005                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2006                  * before they are full.  But the pages that do spill
2007                  * over are limited as the lower zones are protected
2008                  * by this very same mechanism.  It should not become
2009                  * a practical burden to them.
2010                  *
2011                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2012                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2013                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2014                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2015                  * zones are together not big enough to reach the
2016                  * global limit.  The proper fix for these situations
2017                  * will require awareness of zones in the
2018                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2019                  */
2020                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2021                         continue;
2022
2023                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2024                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2025                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2026                         int ret;
2027
2028                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2029                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2030                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2031                                 goto try_this_zone;
2032
2033                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2034                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2035                                 /*
2036                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2037                                  * and before considering the first zone allowed
2038                                  * by the cpuset.
2039                                  */
2040                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2041                                 zlc_active = 1;
2042                                 did_zlc_setup = 1;
2043                         }
2044
2045                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2046                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2047                                 goto this_zone_full;
2048
2049                         /*
2050                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2051                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2052                          */
2053                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2054                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2055                                 continue;
2056
2057                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2058                         switch (ret) {
2059                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2060                                 /* did not scan */
2061                                 continue;
2062                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2063                                 /* scanned but unreclaimable */
2064                                 continue;
2065                         default:
2066                                 /* did we reclaim enough */
2067                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2068                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2069                                         goto try_this_zone;
2070
2071                                 /*
2072                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2073                                  * Only mark the zone full if checking the min
2074                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2075                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2076                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2077                                  * when the watermark is between the low and
2078                                  * min watermarks.
2079                                  */
2080                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2081                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2082                                         goto this_zone_full;
2083
2084                                 continue;
2085                         }
2086                 }
2087
2088 try_this_zone:
2089                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2090                                                 gfp_mask, migratetype);
2091                 if (page)
2092                         break;
2093 this_zone_full:
2094                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2095                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2096         }
2097
2098         if (page) {
2099                 /*
2100                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2101                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2102                  * that the caller is taking steps that will free more
2103                  * memory. The caller should avoid the page being used
2104                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2105                  */
2106                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2107                 return page;
2108         }
2109
2110         /*
2111          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2112          * local node.  However, the local node might have free pages left
2113          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2114          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2115          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2116          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2117          */
2118         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2119                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2120                 if (nr_fair_skipped) {
2121                         zonelist_rescan = true;
2122                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2123                 }
2124                 if (nr_online_nodes > 1)
2125                         zonelist_rescan = true;
2126         }
2127
2128         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2129                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2130                 zlc_active = 0;
2131                 zonelist_rescan = true;
2132         }
2133
2134         if (zonelist_rescan)
2135                 goto zonelist_scan;
2136
2137         return NULL;
2138 }
2139
2140 /*
2141  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2142  * meminfo in irq context.
2143  */
2144 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2145 {
2146         bool ret = false;
2147
2148 #if NODES_SHIFT > 8
2149         ret = in_interrupt();
2150 #endif
2151         return ret;
2152 }
2153
2154 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2155                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2156                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2157
2158 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2159 {
2160         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2161
2162         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2163             debug_guardpage_minorder() > 0)
2164                 return;
2165
2166         /*
2167          * This documents exceptions given to allocations in certain
2168          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2169          * of allowed nodes.
2170          */
2171         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2172                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2173                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2174                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2175         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2176                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2177
2178         if (fmt) {
2179                 struct va_format vaf;
2180                 va_list args;
2181
2182                 va_start(args, fmt);
2183
2184                 vaf.fmt = fmt;
2185                 vaf.va = &args;
2186
2187                 pr_warn("%pV", &vaf);
2188
2189                 va_end(args);
2190         }
2191
2192         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2193                 current->comm, order, gfp_mask);
2194
2195         dump_stack();
2196         if (!should_suppress_show_mem())
2197                 show_mem(filter);
2198 }
2199
2200 static inline int
2201 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2202                                 unsigned long did_some_progress,
2203                                 unsigned long pages_reclaimed)
2204 {
2205         /* Do not loop if specifically requested */
2206         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2207                 return 0;
2208
2209         /* Always retry if specifically requested */
2210         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2211                 return 1;
2212
2213         /*
2214          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2215          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2216          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2217          */
2218         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2219                 return 0;
2220
2221         /*
2222          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2223          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2224          * implementations.
2225          */
2226         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2227                 return 1;
2228
2229         /*
2230          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2231          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2232          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2233          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2234          * allocation still fails, we stop retrying.
2235          */
2236         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2237                 return 1;
2238
2239         return 0;
2240 }
2241
2242 static inline struct page *
2243 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2244         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2245         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2246         int classzone_idx, int migratetype)
2247 {
2248         struct page *page;
2249
2250         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2251         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2252                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2253                 return NULL;
2254         }
2255
2256         /*
2257          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2258          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2259          * we're still under heavy pressure.
2260          */
2261         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2262                 order, zonelist, high_zoneidx,
2263                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2264                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2265         if (page)
2266                 goto out;
2267
2268         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2269                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2270                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2271                         goto out;
2272                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2273                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2274                         goto out;
2275                 /*
2276                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2277                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2278                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2279                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2280                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2281                  */
2282                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2283                         goto out;
2284         }
2285         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2286         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2287
2288 out:
2289         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2290         return page;
2291 }
2292
2293 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2294 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2295 static struct page *
2296 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2297         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2298         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2299         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2300         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2301 {
2302         struct zone *last_compact_zone = NULL;
2303         unsigned long compact_result;
2304         struct page *page;
2305
2306         if (!order)
2307                 return NULL;
2308
2309         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2310         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2311                                                 nodemask, mode,
2312                                                 contended_compaction,
2313                                                 &last_compact_zone);
2314         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2315
2316         switch (compact_result) {
2317         case COMPACT_DEFERRED:
2318                 *deferred_compaction = true;
2319                 /* fall-through */
2320         case COMPACT_SKIPPED:
2321                 return NULL;
2322         default:
2323                 break;
2324         }
2325
2326         /*
2327          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2328          * count a compaction stall
2329          */
2330         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2331
2332         /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2333         drain_pages(get_cpu());
2334         put_cpu();
2335
2336         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2337                         order, zonelist, high_zoneidx,
2338                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2339                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2340
2341         if (page) {
2342                 struct zone *zone = page_zone(page);
2343
2344                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2345                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2346                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2347                 return page;
2348         }
2349
2350         /*
2351          * last_compact_zone is where try_to_compact_pages thought allocation
2352          * should succeed, so it did not defer compaction. But here we know
2353          * that it didn't succeed, so we do the defer.
2354          */
2355         if (last_compact_zone && mode != MIGRATE_ASYNC)
2356                 defer_compaction(last_compact_zone, order);
2357
2358         /*
2359          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2360          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2361          */
2362         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2363
2364         cond_resched();
2365
2366         return NULL;
2367 }
2368 #else
2369 static inline struct page *
2370 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2371         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2372         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2373         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2374         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2375 {
2376         return NULL;
2377 }
2378 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2379
2380 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2381 static int
2382 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2383                   nodemask_t *nodemask)
2384 {
2385         struct reclaim_state reclaim_state;
2386         int progress;
2387
2388         cond_resched();
2389
2390         /* We now go into synchronous reclaim */
2391         cpuset_memory_pressure_bump();
2392         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2393         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2394         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2395         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2396
2397         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2398
2399         current->reclaim_state = NULL;
2400         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2401         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2402
2403         cond_resched();
2404
2405         return progress;
2406 }
2407
2408 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2409 static inline struct page *
2410 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2411         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2412         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2413         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2414 {
2415         struct page *page = NULL;
2416         bool drained = false;
2417
2418         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2419                                                nodemask);
2420         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2421                 return NULL;
2422
2423         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2424         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2425                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2426
2427 retry:
2428         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2429                                         zonelist, high_zoneidx,
2430                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2431                                         preferred_zone, classzone_idx,
2432                                         migratetype);
2433
2434         /*
2435          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2436          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2437          */
2438         if (!page && !drained) {
2439                 drain_all_pages();
2440                 drained = true;
2441                 goto retry;
2442         }
2443
2444         return page;
2445 }
2446
2447 /*
2448  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2449  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2450  */
2451 static inline struct page *
2452 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2453         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2454         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2455         int classzone_idx, int migratetype)
2456 {
2457         struct page *page;
2458
2459         do {
2460                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2461                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2462                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2463
2464                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2465                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2466         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2467
2468         return page;
2469 }
2470
2471 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2472                              struct zonelist *zonelist,
2473                              enum zone_type high_zoneidx,
2474                              struct zone *preferred_zone)
2475 {
2476         struct zoneref *z;
2477         struct zone *zone;
2478
2479         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2480                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2481 }
2482
2483 static inline int
2484 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2485 {
2486         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2487         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2488
2489         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2490         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2491
2492         /*
2493          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2494          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2495          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2496          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2497          */
2498         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2499
2500         if (atomic) {
2501                 /*
2502                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2503                  * if it can't schedule.
2504                  */
2505                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2506                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2507                 /*
2508                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2509                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2510                  */
2511                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2512         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2513                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2514
2515         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2516                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2517                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2518                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2519                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2520                 else if (!in_interrupt() &&
2521                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2522                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2523                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2524         }
2525 #ifdef CONFIG_CMA
2526         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2527                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2528 #endif
2529         return alloc_flags;
2530 }
2531
2532 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2533 {
2534         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2535 }
2536
2537 static inline struct page *
2538 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2539         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2540         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2541         int classzone_idx, int migratetype)
2542 {
2543         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2544         struct page *page = NULL;
2545         int alloc_flags;
2546         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2547         unsigned long did_some_progress;
2548         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2549         bool deferred_compaction = false;
2550         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2551
2552         /*
2553          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2554          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2555          * be using allocators in order of preference for an area that is
2556          * too large.
2557          */
2558         if (order >= MAX_ORDER) {
2559                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2560                 return NULL;
2561         }
2562
2563         /*
2564          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2565          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2566          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2567          * using a larger set of nodes after it has established that the
2568          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2569          * over allocated.
2570          */
2571         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2572             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2573                 goto nopage;
2574
2575 restart:
2576         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2577                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2578
2579         /*
2580          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2581          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2582          * to how we want to proceed.
2583          */
2584         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2585
2586         /*
2587          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2588          * cpusets.
2589          */
2590         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2591                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2592                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2593                                 NULL, &preferred_zone);
2594                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2595         }
2596
2597 rebalance:
2598         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2599         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2600                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2601                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2602         if (page)
2603                 goto got_pg;
2604
2605         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2606         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2607                 /*
2608                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2609                  * the allocation is high priority and these type of
2610                  * allocations are system rather than user orientated
2611                  */
2612                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2613
2614                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2615                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2616                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2617                 if (page) {
2618                         goto got_pg;
2619                 }
2620         }
2621
2622         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2623         if (!wait) {
2624                 /*
2625                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2626                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2627                  * type of allocation to fail.
2628                  */
2629                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2630                 goto nopage;
2631         }
2632
2633         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2634         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2635                 goto nopage;
2636
2637         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2638         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2639                 goto nopage;
2640
2641         /*
2642          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2643          * attempts after direct reclaim are synchronous
2644          */
2645         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2646                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2647                                         preferred_zone,
2648                                         classzone_idx, migratetype,
2649                                         migration_mode, &contended_compaction,
2650                                         &deferred_compaction);
2651         if (page)
2652                 goto got_pg;
2653
2654         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2655         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2656                 /*
2657                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2658                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2659                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2660                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2661                  * instead of entering direct reclaim.
2662                  */
2663                 if (deferred_compaction)
2664                         goto nopage;
2665
2666                 /*
2667                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2668                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2669                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2670                  * so we fallback to base pages instead.
2671                  */
2672                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2673                         goto nopage;
2674
2675                 /*
2676                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2677                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2678                  * khugepaged trying to collapse.
2679                  */
2680                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2681                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2682                         goto nopage;
2683         }
2684
2685         /*
2686          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2687          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2688          * khugepaged trying to collapse.
2689          */
2690         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2691                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2692                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2693
2694         /* Try direct reclaim and then allocating */
2695         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2696                                         zonelist, high_zoneidx,
2697                                         nodemask,
2698                                         alloc_flags, preferred_zone,
2699                                         classzone_idx, migratetype,
2700                                         &did_some_progress);
2701         if (page)
2702                 goto got_pg;
2703
2704         /*
2705          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2706          * running out of options and have to consider going OOM
2707          */
2708         if (!did_some_progress) {
2709                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2710                         if (oom_killer_disabled)
2711                                 goto nopage;
2712                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2713                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2714                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2715                                 goto nopage;
2716                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2717                                         zonelist, high_zoneidx,
2718                                         nodemask, preferred_zone,
2719                                         classzone_idx, migratetype);
2720                         if (page)
2721                                 goto got_pg;
2722
2723                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2724                                 /*
2725                                  * The oom killer is not called for high-order
2726                                  * allocations that may fail, so if no progress
2727                                  * is being made, there are no other options and
2728                                  * retrying is unlikely to help.
2729                                  */
2730                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2731                                         goto nopage;
2732                                 /*
2733                                  * The oom killer is not called for lowmem
2734                                  * allocations to prevent needlessly killing
2735                                  * innocent tasks.
2736                                  */
2737                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2738                                         goto nopage;
2739                         }
2740
2741                         goto restart;
2742                 }
2743         }
2744
2745         /* Check if we should retry the allocation */
2746         pages_reclaimed += did_some_progress;
2747         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2748                                                 pages_reclaimed)) {
2749                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2750                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2751                 goto rebalance;
2752         } else {
2753                 /*
2754                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2755                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2756                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2757                  */
2758                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2759                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2760                                         preferred_zone,
2761                                         classzone_idx, migratetype,
2762                                         migration_mode, &contended_compaction,
2763                                         &deferred_compaction);
2764                 if (page)
2765                         goto got_pg;
2766         }
2767
2768 nopage:
2769         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2770         return page;
2771 got_pg:
2772         if (kmemcheck_enabled)
2773                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2774
2775         return page;
2776 }
2777
2778 /*
2779  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2780  */
2781 struct page *
2782 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2783                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2784 {
2785         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2786         struct zone *preferred_zone;
2787         struct zoneref *preferred_zoneref;
2788         struct page *page = NULL;
2789         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2790         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2791         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2792         int classzone_idx;
2793
2794         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2795
2796         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2797
2798         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2799
2800         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2801                 return NULL;
2802
2803         /*
2804          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2805          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2806          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2807          */
2808         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2809                 return NULL;
2810
2811         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2812                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2813
2814 retry_cpuset:
2815         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2816
2817         /* The preferred zone is used for statistics later */
2818         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2819                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2820                                 &preferred_zone);
2821         if (!preferred_zone)
2822                 goto out;
2823         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2824
2825         /* First allocation attempt */
2826         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2827                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2828                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2829         if (unlikely(!page)) {
2830                 /*
2831                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2832                  * can deadlock because I/O on the device might not
2833                  * complete.
2834                  */
2835                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2836                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2837                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2838                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2839         }
2840
2841         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2842
2843 out:
2844         /*
2845          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2846          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2847          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2848          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2849          */
2850         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2851                 goto retry_cpuset;
2852
2853         return page;
2854 }
2855 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2856
2857 /*
2858  * Common helper functions.
2859  */
2860 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2861 {
2862         struct page *page;
2863
2864         /*
2865          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2866          * a highmem page
2867          */
2868         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2869
2870         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2871         if (!page)
2872                 return 0;
2873         return (unsigned long) page_address(page);
2874 }
2875 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2876
2877 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2878 {
2879         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2880 }
2881 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2882
2883 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2884 {
2885         if (put_page_testzero(page)) {
2886                 if (order == 0)
2887                         free_hot_cold_page(page, false);
2888                 else
2889                         __free_pages_ok(page, order);
2890         }
2891 }
2892
2893 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2894
2895 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2896 {
2897         if (addr != 0) {
2898                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2899                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2900         }
2901 }
2902
2903 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2904
2905 /*
2906  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2907  * of the current memory cgroup.
2908  *
2909  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2910  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2911  */
2912 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2913 {
2914         struct page *page;
2915         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2916
2917         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2918                 return NULL;
2919         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2920         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2921         return page;
2922 }
2923
2924 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2925 {
2926         struct page *page;
2927         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2928
2929         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2930                 return NULL;
2931         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2932         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2933         return page;
2934 }
2935
2936 /*
2937  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2938  * alloc_kmem_pages.
2939  */
2940 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2941 {
2942         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2943         __free_pages(page, order);
2944 }
2945
2946 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2947 {
2948         if (addr != 0) {
2949                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2950                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2951         }
2952 }
2953
2954 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2955 {
2956         if (addr) {
2957                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2958                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2959
2960                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2961                 while (used < alloc_end) {
2962                         free_page(used);
2963                         used += PAGE_SIZE;
2964                 }
2965         }
2966         return (void *)addr;
2967 }
2968
2969 /**
2970  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2971  * @size: the number of bytes to allocate
2972  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2973  *
2974  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2975  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2976  * allocate memory in power-of-two pages.
2977  *
2978  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2979  *
2980  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2981  */
2982 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2983 {
2984         unsigned int order = get_order(size);
2985         unsigned long addr;
2986
2987         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2988         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2989 }
2990 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2991
2992 /**
2993  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2994  *                         pages on a node.
2995  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2996  * @size: the number of bytes to allocate
2997  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2998  *
2999  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3000  * back.
3001  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3002  * but is not exact.
3003  */
3004 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3005 {
3006         unsigned order = get_order(size);
3007         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3008         if (!p)
3009                 return NULL;
3010         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3011 }
3012
3013 /**
3014  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3015  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3016  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3017  *
3018  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3019  */
3020 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3021 {
3022         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3023         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3024
3025         while (addr < end) {
3026                 free_page(addr);
3027                 addr += PAGE_SIZE;
3028         }
3029 }
3030 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3031
3032 /**
3033  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3034  * @offset: The zone index of the highest zone
3035  *
3036  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3037  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3038  * zone, the number of pages is calculated as:
3039  *     managed_pages - high_pages
3040  */
3041 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3042 {
3043         struct zoneref *z;
3044         struct zone *zone;
3045
3046         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3047         unsigned long sum = 0;
3048
3049         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3050
3051         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3052                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3053                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3054                 if (size > high)
3055                         sum += size - high;
3056         }
3057
3058         return sum;
3059 }
3060
3061 /**
3062  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3063  *
3064  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3065  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3066  */
3067 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3068 {
3069         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3070 }
3071 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3072
3073 /**
3074  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3075  *
3076  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3077  * high watermark within all zones.
3078  */
3079 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3080 {
3081         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3082 }
3083
3084 static inline void show_node(struct zone *zone)
3085 {
3086         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3087                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3088 }
3089
3090 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3091 {
3092         val->totalram = totalram_pages;
3093         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3094         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3095         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3096         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3097         val->freehigh = nr_free_highpages();
3098         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3099 }
3100
3101 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3102
3103 #ifdef CONFIG_NUMA
3104 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3105 {
3106         int zone_type;          /* needs to be signed */
3107         unsigned long managed_pages = 0;
3108         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3109
3110         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3111                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3112         val->totalram = managed_pages;
3113         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3114         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3115 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3116         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3117         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3118                         NR_FREE_PAGES);
3119 #else
3120         val->totalhigh = 0;
3121         val->freehigh = 0;
3122 #endif
3123         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3124 }
3125 #endif
3126
3127 /*
3128  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3129  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3130  */
3131 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3132 {
3133         bool ret = false;
3134         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3135
3136         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3137                 goto out;
3138
3139         do {
3140                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3141                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3142         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3143 out:
3144         return ret;
3145 }
3146
3147 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3148
3149 static void show_migration_types(unsigned char type)
3150 {
3151         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3152                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3153                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3154                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3155                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3156 #ifdef CONFIG_CMA
3157                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3158 #endif
3159 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3160                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3161 #endif
3162         };
3163         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3164         char *p = tmp;
3165         int i;
3166
3167         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3168                 if (type & (1 << i))
3169                         *p++ = types[i];
3170         }
3171
3172         *p = '\0';
3173         printk("(%s) ", tmp);
3174 }
3175
3176 /*
3177  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3178  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3179  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3180  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3181  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3182  */
3183 void show_free_areas(unsigned int filter)
3184 {
3185         int cpu;
3186         struct zone *zone;
3187
3188         for_each_populated_zone(zone) {
3189                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3190                         continue;
3191                 show_node(zone);
3192                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3193
3194                 for_each_online_cpu(cpu) {
3195                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3196
3197                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3198
3199                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3200                                cpu, pageset->pcp.high,
3201                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3202                 }
3203         }
3204
3205         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3206                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3207                 " unevictable:%lu"
3208                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3209                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3210                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3211                 " free_cma:%lu\n",
3212                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3213                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3214                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3215                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3216                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3217                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3218                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3219                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3220                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3221                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3222                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3223                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3224                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3225                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3226                 global_page_state(NR_SHMEM),
3227                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3228                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3229                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3230
3231         for_each_populated_zone(zone) {
3232                 int i;
3233
3234                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3235                         continue;
3236                 show_node(zone);
3237                 printk("%s"
3238                         " free:%lukB"
3239                         " min:%lukB"
3240                         " low:%lukB"
3241                         " high:%lukB"
3242                         " active_anon:%lukB"
3243                         " inactive_anon:%lukB"
3244                         " active_file:%lukB"
3245                         " inactive_file:%lukB"
3246                         " unevictable:%lukB"
3247                         " isolated(anon):%lukB"
3248                         " isolated(file):%lukB"
3249                         " present:%lukB"
3250                         " managed:%lukB"
3251                         " mlocked:%lukB"
3252                         " dirty:%lukB"
3253                         " writeback:%lukB"
3254                         " mapped:%lukB"
3255                         " shmem:%lukB"
3256                         " slab_reclaimable:%lukB"
3257                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3258                         " kernel_stack:%lukB"
3259                         " pagetables:%lukB"
3260                         " unstable:%lukB"
3261                         " bounce:%lukB"
3262                         " free_cma:%lukB"
3263                         " writeback_tmp:%lukB"
3264                         " pages_scanned:%lu"
3265                         " all_unreclaimable? %s"
3266                         "\n",
3267                         zone->name,
3268                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3269                         K(min_wmark_pages(zone)),
3270                         K(low_wmark_pages(zone)),
3271                         K(high_wmark_pages(zone)),
3272                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3273                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3274                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3275                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3276                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3277                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3278                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3279                         K(zone->present_pages),
3280                         K(zone->managed_pages),
3281                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3282                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3283                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3284                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3285                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3286                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3287                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3288                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3289                                 THREAD_SIZE / 1024,
3290                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3291                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3292                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3293                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3294                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3295                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3296                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3297                         );
3298                 printk("lowmem_reserve[]:");
3299                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3300                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3301                 printk("\n");
3302         }
3303
3304         for_each_populated_zone(zone) {
3305                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3306                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3307
3308                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3309                         continue;
3310                 show_node(zone);
3311                 printk("%s: ", zone->name);
3312
3313                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3314                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3315                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3316                         int type;
3317
3318                         nr[order] = area->nr_free;
3319                         total += nr[order] << order;
3320
3321                         types[order] = 0;
3322                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3323                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3324                                         types[order] |= 1 << type;
3325                         }
3326                 }
3327                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3328                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3329                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3330                         if (nr[order])
3331                                 show_migration_types(types[order]);
3332                 }
3333                 printk("= %lukB\n", K(total));
3334         }
3335
3336         hugetlb_show_meminfo();
3337
3338         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3339
3340         show_swap_cache_info();
3341 }
3342
3343 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3344 {
3345         zoneref->zone = zone;
3346         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3347 }
3348
3349 /*
3350  * Builds allocation fallback zone lists.
3351  *
3352  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3353  */
3354 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3355                                 int nr_zones)
3356 {
3357         struct zone *zone;
3358         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3359
3360         do {
3361                 zone_type--;
3362                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3363                 if (populated_zone(zone)) {
3364                         zoneref_set_zone(zone,
3365                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3366                         check_highest_zone(zone_type);
3367                 }
3368         } while (zone_type);
3369
3370         return nr_zones;
3371 }
3372
3373
3374 /*
3375  *  zonelist_order:
3376  *  0 = automatic detection of better ordering.
3377  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3378  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3379  *
3380  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3381  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3382  */
3383 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3384 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3385 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3386
3387 /* zonelist order in the kernel.
3388  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3389  */
3390 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3391 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3392
3393
3394 #ifdef CONFIG_NUMA
3395 /* The value user specified ....changed by config */
3396 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3397 /* string for sysctl */
3398 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3399 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3400
3401 /*
3402  * interface for configure zonelist ordering.
3403  * command line option "numa_zonelist_order"
3404  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3405  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3406  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3407  */
3408
3409 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3410 {
3411         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3412                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3413         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3414                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3415         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3416                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3417         } else {
3418                 printk(KERN_WARNING
3419                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3420                         "%s\n", s);
3421                 return -EINVAL;
3422         }
3423         return 0;
3424 }
3425
3426 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3427 {
3428         int ret;
3429
3430         if (!s)
3431                 return 0;
3432
3433         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3434         if (ret == 0)
3435                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3436
3437         return ret;
3438 }
3439 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3440
3441 /*
3442  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3443  */
3444 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3445                 void __user *buffer, size_t *length,
3446                 loff_t *ppos)
3447 {
3448         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3449         int ret;
3450         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3451
3452         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3453         if (write) {
3454                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3455                         ret = -EINVAL;
3456                         goto out;
3457                 }
3458                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3459         }
3460         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3461         if (ret)
3462                 goto out;
3463         if (write) {
3464                 int oldval = user_zonelist_order;
3465
3466                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3467                 if (ret) {
3468                         /*
3469                          * bogus value.  restore saved string
3470                          */
3471                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3472                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3473                         user_zonelist_order = oldval;
3474                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3475                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3476                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3477                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3478                 }
3479         }
3480 out:
3481         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3482         return ret;
3483 }
3484
3485
3486 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3487 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3488
3489 /**
3490  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3491  * @node: node whose fallback list we're appending
3492  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3493  *
3494  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3495  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3496  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3497  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3498  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3499  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3500  * on them otherwise.
3501  * It returns -1 if no node is found.
3502  */
3503 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3504 {
3505         int n, val;
3506         int min_val = INT_MAX;
3507         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3508         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3509
3510         /* Use the local node if we haven't already */
3511         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3512                 node_set(node, *used_node_mask);
3513                 return node;
3514         }
3515
3516         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3517
3518                 /* Don't want a node to appear more than once */
3519                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3520                         continue;
3521
3522                 /* Use the distance array to find the distance */
3523                 val = node_distance(node, n);
3524
3525                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3526                 val += (n < node);
3527
3528                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3529                 tmp = cpumask_of_node(n);
3530                 if (!cpumask_empty(tmp))
3531                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3532
3533                 /* Slight preference for less loaded node */
3534                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3535                 val += node_load[n];
3536
3537                 if (val < min_val) {
3538                         min_val = val;
3539                         best_node = n;
3540                 }
3541         }
3542
3543         if (best_node >= 0)
3544                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3545
3546         return best_node;
3547 }
3548
3549
3550 /*
3551  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3552  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3553  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3554  */
3555 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3556 {
3557         int j;
3558         struct zonelist *zonelist;
3559
3560         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3561         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3562                 ;
3563         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3564         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3565         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3566 }
3567
3568 /*
3569  * Build gfp_thisnode zonelists
3570  */
3571 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3572 {
3573         int j;
3574         struct zonelist *zonelist;
3575
3576         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3577         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3578         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3579         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3580 }
3581
3582 /*
3583  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3584  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3585  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3586  * may still exist in local DMA zone.
3587  */
3588 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3589
3590 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3591 {
3592         int pos, j, node;
3593         int zone_type;          /* needs to be signed */
3594         struct zone *z;
3595         struct zonelist *zonelist;
3596
3597         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3598         pos = 0;
3599         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3600                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3601                         node = node_order[j];
3602                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3603                         if (populated_zone(z)) {
3604                                 zoneref_set_zone(z,
3605                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3606                                 check_highest_zone(zone_type);
3607                         }
3608                 }
3609         }
3610         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3611         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3612 }
3613
3614 static int default_zonelist_order(void)
3615 {
3616         int nid, zone_type;
3617         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3618         struct zone *z;
3619         int average_size;
3620         /*
3621          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3622          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3623          * into OOM very easily.
3624          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3625          */
3626         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3627         low_kmem_size = 0;
3628         total_size = 0;
3629         for_each_online_node(nid) {
3630                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3631                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3632                         if (populated_zone(z)) {
3633                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3634                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3635                                 total_size += z->managed_pages;
3636                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3637                                 /*
3638                                  * If any node has only lowmem, then node order
3639                                  * is preferred to allow kernel allocations
3640                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3641                                  * on other nodes when there is an abundance of
3642                                  * lowmem available to allocate from.
3643                                  */
3644                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3645                         }
3646                 }
3647         }
3648         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3649             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3650                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3651         /*
3652          * look into each node's config.
3653          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3654          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3655          */
3656         average_size = total_size /
3657                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3658         for_each_online_node(nid) {
3659                 low_kmem_size = 0;
3660                 total_size = 0;
3661                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3662                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3663                         if (populated_zone(z)) {
3664                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3665                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3666                                 total_size += z->present_pages;
3667                         }
3668                 }
3669                 if (low_kmem_size &&
3670                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3671                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3672                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3673         }
3674         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3675 }
3676
3677 static void set_zonelist_order(void)
3678 {
3679         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3680                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3681         else
3682                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3683 }
3684
3685 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3686 {
3687         int j, node, load;
3688         enum zone_type i;
3689         nodemask_t used_mask;
3690         int local_node, prev_node;
3691         struct zonelist *zonelist;
3692         int order = current_zonelist_order;
3693
3694         /* initialize zonelists */
3695         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3696                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3697                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3698                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3699         }
3700
3701         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3702         local_node = pgdat->node_id;
3703         load = nr_online_nodes;
3704         prev_node = local_node;
3705         nodes_clear(used_mask);
3706
3707         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3708         j = 0;
3709
3710         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3711                 /*
3712                  * We don't want to pressure a particular node.
3713                  * So adding penalty to the first node in same
3714                  * distance group to make it round-robin.
3715                  */
3716                 if (node_distance(local_node, node) !=
3717                     node_distance(local_node, prev_node))
3718                         node_load[node] = load;
3719
3720                 prev_node = node;
3721                 load--;
3722                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3723                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3724                 else
3725                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3726         }
3727
3728         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3729                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3730                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3731         }
3732
3733         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3734 }
3735
3736 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3737 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3738 {
3739         struct zonelist *zonelist;
3740         struct zonelist_cache *zlc;
3741         struct zoneref *z;
3742
3743         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3744         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3745         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3746         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3747                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3748 }
3749
3750 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3751 /*
3752  * Return node id of node used for "local" allocations.
3753  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3754  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3755  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3756  */
3757 int local_memory_node(int node)
3758 {
3759         struct zone *zone;
3760
3761         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3762                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3763                                    NULL,
3764                                    &zone);
3765         return zone->node;
3766 }
3767 #endif
3768
3769 #else   /* CONFIG_NUMA */
3770
3771 static void set_zonelist_order(void)
3772 {
3773         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3774 }
3775
3776 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3777 {
3778         int node, local_node;
3779         enum zone_type j;
3780         struct zonelist *zonelist;
3781
3782         local_node = pgdat->node_id;
3783
3784         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3785         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3786
3787         /*
3788          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3789          * of all the other nodes.
3790          * We don't want to pressure a particular node, so when
3791          * building the zones for node N, we make sure that the
3792          * zones coming right after the local ones are those from
3793          * node N+1 (modulo N)
3794          */
3795         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3796                 if (!node_online(node))
3797                         continue;
3798                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3799         }
3800         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3801                 if (!node_online(node))
3802                         continue;
3803                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3804         }
3805
3806         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3807         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3808 }
3809
3810 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3811 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3812 {
3813         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3814 }
3815
3816 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3817
3818 /*
3819  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3820  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3821  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3822  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3823  * with interrupts disabled.
3824  *
3825  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3826  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3827  * hotplugged processors.
3828  *
3829  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3830  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3831  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3832  */
3833 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3834 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3835 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3836
3837 /*
3838  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3839  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3840  */
3841 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3842
3843 /* return values int ....just for stop_machine() */
3844 static int __build_all_zonelists(void *data)
3845 {
3846         int nid;
3847         int cpu;
3848         pg_data_t *self = data;
3849
3850 #ifdef CONFIG_NUMA
3851         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3852 #endif
3853
3854         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3855                 build_zonelists(self);
3856                 build_zonelist_cache(self);
3857         }
3858
3859         for_each_online_node(nid) {
3860                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3861
3862                 build_zonelists(pgdat);
3863                 build_zonelist_cache(pgdat);
3864         }
3865
3866         /*
3867          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3868          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3869          * each zone will be allocated later when the per cpu
3870          * allocator is available.
3871          *
3872          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3873          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3874          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3875          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3876          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3877          * (a chicken-egg dilemma).
3878          */
3879         for_each_possible_cpu(cpu) {
3880                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3881
3882 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3883                 /*
3884                  * We now know the "local memory node" for each node--
3885                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3886                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3887                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3888                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3889                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3890                  */
3891                 if (cpu_online(cpu))
3892                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3893 #endif
3894         }
3895
3896         return 0;
3897 }
3898
3899 /*
3900  * Called with zonelists_mutex held always
3901  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3902  */
3903 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3904 {
3905         set_zonelist_order();
3906
3907         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3908                 __build_all_zonelists(NULL);
3909                 mminit_verify_zonelist();
3910                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3911         } else {
3912 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3913                 if (zone)
3914                         setup_zone_pageset(zone);
3915 #endif
3916                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3917                    of zonelist */
3918                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3919                 /* cpuset refresh routine should be here */
3920         }
3921         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3922         /*
3923          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3924          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3925          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3926          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3927          * disabled and enable it later
3928          */
3929         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3930                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3931         else
3932                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3933
3934         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3935                 "Total pages: %ld\n",
3936                         nr_online_nodes,
3937                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3938                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3939                         vm_total_pages);
3940 #ifdef CONFIG_NUMA
3941         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3942 #endif
3943 }
3944
3945 /*
3946  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3947  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3948  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3949  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3950  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3951  * conservative, even though it seems large.
3952  *
3953  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3954  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3955  */
3956 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3957
3958 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3959 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3960 {
3961         unsigned long size = 1;
3962
3963         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3964
3965         while (size < pages)
3966                 size <<= 1;
3967
3968         /*
3969          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3970          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3971          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3972          */
3973         size = min(size, 4096UL);
3974
3975         return max(size, 4UL);
3976 }
3977 #else
3978 /*
3979  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3980  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3981  *
3982  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3983  *
3984  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3985  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3986  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3987  *
3988  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3989  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3990  *
3991  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3992  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3993  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3994  */
3995 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3996 {
3997         return 4096UL;
3998 }
3999 #endif
4000
4001 /*
4002  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4003  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4004  * hash function before the remainder is taken.
4005  */
4006 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4007 {
4008         return ffz(~size);
4009 }
4010
4011 /*
4012  * Check if a pageblock contains reserved pages
4013  */
4014 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4015 {
4016         unsigned long pfn;
4017
4018         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4019                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4020                         return 1;
4021         }
4022         return 0;
4023 }
4024
4025 /*
4026  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4027  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4028  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4029  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4030  * blocks as reclaim kicks in
4031  */
4032 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4033 {
4034         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4035         struct page *page;
4036         unsigned long block_migratetype;
4037         int reserve;
4038         int old_reserve;
4039
4040         /*
4041          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4042          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4043          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4044          * the block.
4045          */
4046         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4047         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4048         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4049         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4050                                                         pageblock_order;
4051
4052         /*
4053          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4054          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4055          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4056          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4057          * future allocation of hugepages at runtime.
4058          */
4059         reserve = min(2, reserve);
4060         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4061
4062         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4063         if (reserve == old_reserve)
4064                 return;
4065         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4066
4067         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4068                 if (!pfn_valid(pfn))
4069                         continue;
4070                 page = pfn_to_page(pfn);
4071
4072                 /* Watch out for overlapping nodes */
4073                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4074                         continue;
4075
4076                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4077
4078                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4079                 if (reserve > 0) {
4080                         /*
4081                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4082                          * them.
4083                          */
4084                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4085                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4086                                 continue;
4087
4088                         /* If this block is reserved, account for it */
4089                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4090                                 reserve--;
4091                                 continue;
4092                         }
4093
4094                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4095                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4096                                 set_pageblock_migratetype(page,
4097                                                         MIGRATE_RESERVE);
4098                                 move_freepages_block(zone, page,
4099                                                         MIGRATE_RESERVE);
4100                                 reserve--;
4101                                 continue;
4102                         }
4103                 } else if (!old_reserve) {
4104                         /*
4105                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4106                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4107                          */
4108                         break;
4109                 }
4110
4111                 /*
4112                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4113                  * take it back
4114                  */
4115                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4116                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4117                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4118                 }
4119         }
4120 }
4121
4122 /*
4123  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4124  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4125  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4126  */
4127 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4128                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4129 {
4130         struct page *page;
4131         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4132         unsigned long pfn;
4133         struct zone *z;
4134
4135         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4136                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4137
4138         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4139         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4140                 /*
4141                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4142                  * handed to this function.  They do not
4143                  * exist on hotplugged memory.
4144                  */
4145                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4146                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4147                                 continue;
4148                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4149                                 continue;
4150                 }
4151                 page = pfn_to_page(pfn);
4152                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4153                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4154                 init_page_count(page);
4155                 page_mapcount_reset(page);
4156                 page_cpupid_reset_last(page);
4157                 SetPageReserved(page);
4158                 /*
4159                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4160                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4161                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4162                  * the address space during boot when many long-lived
4163                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4164                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4165                  * setup_zone_migrate_reserve()
4166                  *
4167                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4168                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4169                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4170                  * pfn out of zone.
4171                  */
4172                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4173                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4174                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4175                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4176
4177                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4178 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4179                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4180                 if (!is_highmem_idx(zone))
4181                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4182 #endif
4183         }
4184 }
4185
4186 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4187 {
4188         unsigned int order, t;
4189         for_each_migratetype_order(order, t) {
4190                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4191                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4192         }
4193 }
4194
4195 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4196 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4197         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4198 #endif
4199
4200 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4201 {
4202 #ifdef CONFIG_MMU
4203         int batch;
4204
4205         /*
4206          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4207          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4208          *
4209          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4210          */
4211         batch = zone->managed_pages / 1024;
4212         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4213                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4214         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4215         if (batch < 1)
4216                 batch = 1;
4217
4218         /*
4219          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4220          * of 2 value was found to be more likely to have
4221          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4222          *
4223          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4224          * batches of pages, one task can end up with a lot
4225          * of pages of one half of the possible page colors
4226          * and the other with pages of the other colors.
4227          */
4228         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4229
4230         return batch;
4231
4232 #else
4233         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4234          * conditions.
4235          *
4236          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4237          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4238          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4239          *
4240          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4241          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4242          * can be a significant delay between the individual batches being
4243          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4244          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4245          */
4246         return 0;
4247 #endif
4248 }
4249
4250 /*
4251  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4252  * ->batch must never be higher then ->high.
4253  * The following function updates them in a safe manner without read side
4254  * locking.
4255  *
4256  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4257  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4258  *
4259  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4260  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4261  * exist).
4262  */
4263 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4264                 unsigned long batch)
4265 {
4266        /* start with a fail safe value for batch */
4267         pcp->batch = 1;
4268         smp_wmb();
4269
4270        /* Update high, then batch, in order */
4271         pcp->high = high;
4272         smp_wmb();
4273
4274         pcp->batch = batch;
4275 }
4276
4277 /* a companion to pageset_set_high() */
4278 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4279 {
4280         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4281 }
4282
4283 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4284 {
4285         struct per_cpu_pages *pcp;
4286         int migratetype;
4287
4288         memset(p, 0, sizeof(*p));
4289
4290         pcp = &p->pcp;
4291         pcp->count = 0;
4292         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4293                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4294 }
4295
4296 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4297 {
4298         pageset_init(p);
4299         pageset_set_batch(p, batch);
4300 }
4301
4302 /*
4303  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4304  * to the value high for the pageset p.
4305  */
4306 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4307                                 unsigned long high)
4308 {
4309         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4310         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4311                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4312
4313         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4314 }
4315
4316 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4317                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4318 {
4319         if (percpu_pagelist_fraction)
4320                 pageset_set_high(pcp,
4321                         (zone->managed_pages /
4322                                 percpu_pagelist_fraction));
4323         else
4324                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4325 }
4326
4327 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4328 {
4329         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4330
4331         pageset_init(pcp);
4332         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4333 }
4334
4335 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4336 {
4337         int cpu;
4338         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4339         for_each_possible_cpu(cpu)
4340                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4341 }
4342
4343 /*
4344  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4345  * Before this call only boot pagesets were available.
4346  */
4347 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4348 {
4349         struct zone *zone;
4350
4351         for_each_populated_zone(zone)
4352                 setup_zone_pageset(zone);
4353 }
4354
4355 static noinline __init_refok
4356 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4357 {
4358         int i;
4359         size_t alloc_size;
4360
4361         /*
4362          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4363          * per zone.
4364          */
4365         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4366                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4367         zone->wait_table_bits =
4368                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4369         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4370                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4371
4372         if (!slab_is_available()) {
4373                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4374                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4375                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4376         } else {
4377                 /*
4378                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4379                  * via memory hot-add.
4380                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4381                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4382                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4383                  * node itself as well.
4384                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4385                  * necessary.
4386                  */
4387                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4388         }
4389         if (!zone->wait_table)
4390                 return -ENOMEM;
4391
4392         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4393                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4394
4395         return 0;
4396 }
4397
4398 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4399 {
4400         /*
4401          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4402          * relies on the ability of the linker to provide the
4403          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4404          */
4405         zone->pageset = &boot_pageset;
4406
4407         if (populated_zone(zone))
4408                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4409                         zone->name, zone->present_pages,
4410                                          zone_batchsize(zone));
4411 }
4412
4413 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4414                                         unsigned long zone_start_pfn,
4415                                         unsigned long size,
4416                                         enum memmap_context context)
4417 {
4418         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4419         int ret;
4420         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4421         if (ret)
4422                 return ret;
4423         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4424
4425         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4426
4427         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4428                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4429                         pgdat->node_id,
4430                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4431                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4432
4433         zone_init_free_lists(zone);
4434
4435         return 0;
4436 }
4437
4438 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4439 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4440 /*
4441  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4442  */
4443 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4444 {
4445         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4446         int nid;
4447         /*
4448          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4449          * when the kernel is running single-threaded.
4450          */
4451         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4452         static int __meminitdata last_nid;
4453
4454         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4455                 return last_nid;
4456
4457         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4458         if (nid != -1) {
4459                 last_start_pfn = start_pfn;
4460                 last_end_pfn = end_pfn;
4461                 last_nid = nid;
4462         }
4463
4464         return nid;
4465 }
4466 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4467
4468 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4469 {
4470         int nid;
4471
4472         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4473         if (nid >= 0)
4474                 return nid;
4475         /* just returns 0 */
4476         return 0;
4477 }
4478
4479 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4480 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4481 {
4482         int nid;
4483
4484         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4485         if (nid >= 0 && nid != node)
4486                 return false;
4487         return true;
4488 }
4489 #endif
4490
4491 /**
4492  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4493  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4494  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4495  *
4496  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4497  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4498  * memblock_free_early_nid() manually.
4499  */
4500 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4501 {
4502         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4503         int i, this_nid;
4504
4505         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4506                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4507                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4508
4509                 if (start_pfn < end_pfn)
4510                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4511                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4512                                         this_nid);
4513         }
4514 }
4515
4516 /**
4517  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4518  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4519  *
4520  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4521  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4522  */
4523 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4524 {
4525         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4526         int i, this_nid;
4527
4528         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4529                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4530 }
4531
4532 /**
4533  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4534  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4535  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4536  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4537  *
4538  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4539  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4540  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4541  * PFNs will be 0.
4542  */
4543 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4544                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4545 {
4546         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4547         int i;
4548
4549         *start_pfn = -1UL;
4550         *end_pfn = 0;
4551
4552         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4553                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4554                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4555         }
4556
4557         if (*start_pfn == -1UL)
4558                 *start_pfn = 0;
4559 }
4560
4561 /*
4562  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4563  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4564  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4565  */
4566 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4567 {
4568         int zone_index;
4569         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4570                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4571                         continue;
4572
4573                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4574                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4575                         break;
4576         }
4577
4578         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4579         movable_zone = zone_index;
4580 }
4581
4582 /*
4583  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4584  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4585  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4586  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4587  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4588  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4589  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4590  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4591  */
4592 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4593                                         unsigned long zone_type,
4594                                         unsigned long node_start_pfn,
4595                                         unsigned long node_end_pfn,
4596                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4597                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4598 {
4599         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4600         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4601                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4602                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4603                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4604                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4605                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4606
4607                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4608                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4609                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4610                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4611
4612                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4613                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4614                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4615         }
4616 }
4617
4618 /*
4619  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4620  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4621  */
4622 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4623                                         unsigned long zone_type,
4624                                         unsigned long node_start_pfn,
4625                                         unsigned long node_end_pfn,
4626                                         unsigned long *ignored)
4627 {
4628         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4629
4630         /* Get the start and end of the zone */
4631         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4632         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4633         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4634                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4635                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4636
4637         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4638         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4639                 return 0;
4640
4641         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4642         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4643         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4644
4645         /* Return the spanned pages */
4646         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4647 }
4648
4649 /*
4650  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4651  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4652  */
4653 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4654                                 unsigned long range_start_pfn,
4655                                 unsigned long range_end_pfn)
4656 {
4657         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4658         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4659         int i;
4660
4661         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4662                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4663                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4664                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4665         }
4666         return nr_absent;
4667 }
4668
4669 /**
4670  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4671  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4672  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4673  *
4674  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4675  */
4676 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4677                                                         unsigned long end_pfn)
4678 {
4679         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4680 }
4681
4682 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4683 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4684                                         unsigned long zone_type,
4685                                         unsigned long node_start_pfn,
4686                                         unsigned long node_end_pfn,
4687                                         unsigned long *ignored)
4688 {
4689         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4690         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4691         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4692
4693         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4694         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4695
4696         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4697                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4698                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4699         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4700 }
4701
4702 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4703 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4704                                         unsigned long zone_type,
4705                                         unsigned long node_start_pfn,
4706                                         unsigned long node_end_pfn,
4707                                         unsigned long *zones_size)
4708 {
4709         return zones_size[zone_type];
4710 }
4711
4712 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4713                                                 unsigned long zone_type,
4714                                                 unsigned long node_start_pfn,
4715                                                 unsigned long node_end_pfn,
4716                                                 unsigned long *zholes_size)
4717 {
4718         if (!zholes_size)
4719                 return 0;
4720
4721         return zholes_size[zone_type];
4722 }
4723
4724 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4725
4726 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4727                                                 unsigned long node_start_pfn,
4728                                                 unsigned long node_end_pfn,
4729                                                 unsigned long *zones_size,
4730                                                 unsigned long *zholes_size)
4731 {
4732         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4733         enum zone_type i;
4734
4735         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4736                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4737                                                          node_start_pfn,
4738                                                          node_end_pfn,
4739                                                          zones_size);
4740         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4741
4742         realtotalpages = totalpages;
4743         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4744                 realtotalpages -=
4745                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4746                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4747                                                   zholes_size);
4748         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4749         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4750                                                         realtotalpages);
4751 }
4752
4753 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4754 /*
4755  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4756  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4757  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4758  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4759  * bytes.
4760  */
4761 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4762 {
4763         unsigned long usemapsize;
4764
4765         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4766         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4767         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4768         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4769         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4770
4771         return usemapsize / 8;
4772 }
4773
4774 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4775                                 struct zone *zone,
4776                                 unsigned long zone_start_pfn,
4777                                 unsigned long zonesize)
4778 {
4779         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4780         zone->pageblock_flags = NULL;
4781         if (usemapsize)
4782                 zone->pageblock_flags =
4783                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4784                                                          pgdat->node_id);
4785 }
4786 #else
4787 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4788                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4789 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4790
4791 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4792
4793 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4794 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4795 {
4796         unsigned int order;
4797
4798         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4799         if (pageblock_order)
4800                 return;
4801
4802         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4803                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4804         else
4805                 order = MAX_ORDER - 1;
4806
4807         /*
4808          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4809          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4810          * powerpc.
4811          */
4812         pageblock_order = order;
4813 }
4814 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4815
4816 /*
4817  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4818  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4819  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4820  * the kernel config
4821  */
4822 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4823 {
4824 }
4825
4826 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4827
4828 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4829                                                    unsigned long present_pages)
4830 {
4831         unsigned long pages = spanned_pages;
4832
4833         /*
4834          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4835          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4836          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4837          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4838          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4839          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4840          */
4841         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4842             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4843                 pages = present_pages;
4844
4845         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4846 }
4847
4848 /*
4849  * Set up the zone data structures:
4850  *   - mark all pages reserved
4851  *   - mark all memory queues empty
4852  *   - clear the memory bitmaps
4853  *
4854  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4855  */
4856 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4857                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4858                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4859 {
4860         enum zone_type j;
4861         int nid = pgdat->node_id;
4862         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4863         int ret;
4864
4865         pgdat_resize_init(pgdat);
4866 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4867         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4868         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4869         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4870 #endif
4871         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4872         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4873         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4874
4875         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4876                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4877                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4878
4879                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4880                                                   node_end_pfn, zones_size);
4881                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4882                                                                 node_start_pfn,
4883                                                                 node_end_pfn,
4884                                                                 zholes_size);
4885
4886                 /*
4887                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4888                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4889                  * and per-cpu initialisations
4890                  */
4891                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4892                 if (freesize >= memmap_pages) {
4893                         freesize -= memmap_pages;
4894                         if (memmap_pages)
4895                                 printk(KERN_DEBUG
4896                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4897                                        zone_names[j], memmap_pages);
4898                 } else
4899                         printk(KERN_WARNING
4900                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4901                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4902
4903                 /* Account for reserved pages */
4904                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4905                         freesize -= dma_reserve;
4906                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4907                                         zone_names[0], dma_reserve);
4908                 }
4909
4910                 if (!is_highmem_idx(j))
4911                         nr_kernel_pages += freesize;
4912                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4913                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4914                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4915                 nr_all_pages += freesize;
4916
4917                 zone->spanned_pages = size;
4918                 zone->present_pages = realsize;
4919                 /*
4920                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4921                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4922                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4923                  */
4924                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4925 #ifdef CONFIG_NUMA
4926                 zone->node = nid;
4927                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4928                                                 / 100;
4929                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4930 #endif
4931                 zone->name = zone_names[j];
4932                 spin_lock_init(&zone->lock);
4933                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4934                 zone_seqlock_init(zone);
4935                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4936                 zone_pcp_init(zone);
4937
4938                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4939                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4940
4941                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4942                 if (!size)
4943                         continue;
4944
4945                 set_pageblock_order();
4946                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4947                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4948                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4949                 BUG_ON(ret);
4950                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4951                 zone_start_pfn += size;
4952         }
4953 }
4954
4955 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4956 {
4957         /* Skip empty nodes */
4958         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4959                 return;
4960
4961 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4962         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4963         if (!pgdat->node_mem_map) {
4964                 unsigned long size, start, end;
4965                 struct page *map;
4966
4967                 /*
4968                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4969                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4970                  * for the buddy allocator to function correctly.
4971                  */
4972                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4973                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4974                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4975                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4976                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4977                 if (!map)
4978                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4979                                                                pgdat->node_id);
4980                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4981         }
4982 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4983         /*
4984          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4985          */
4986         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4987                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4988 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4989                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4990                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4991 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4992         }
4993 #endif
4994 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4995 }
4996
4997 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4998                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4999 {
5000         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5001         unsigned long start_pfn = 0;
5002         unsigned long end_pfn = 0;
5003
5004         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5005         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5006
5007         pgdat->node_id = nid;
5008         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5009 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5010         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5011 #endif
5012         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5013                                   zones_size, zholes_size);
5014
5015         alloc_node_mem_map(pgdat);
5016 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5017         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5018                 nid, (unsigned long)pgdat,
5019                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5020 #endif
5021
5022         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5023                             zones_size, zholes_size);
5024 }
5025
5026 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5027
5028 #if MAX_NUMNODES > 1
5029 /*
5030  * Figure out the number of possible node ids.
5031  */
5032 void __init setup_nr_node_ids(void)
5033 {
5034         unsigned int node;
5035         unsigned int highest = 0;
5036
5037         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5038                 highest = node;
5039         nr_node_ids = highest + 1;
5040 }
5041 #endif
5042
5043 /**
5044  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5045  *
5046  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5047  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5048  * all the nodes.
5049  *
5050  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5051  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5052  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5053  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5054  *
5055  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5056  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5057  * populated node map.
5058  *
5059  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5060  * requirement (single node).
5061  */
5062 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5063 {
5064         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5065         unsigned long start, end, mask;
5066         int last_nid = -1;
5067         int i, nid;
5068
5069         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5070                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5071                         last_nid = nid;
5072                         last_end = end;
5073                         continue;
5074                 }
5075
5076                 /*
5077                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5078                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5079                  * too coarse to separate the current node from the last.
5080                  */
5081                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5082                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5083                         mask <<= 1;
5084
5085                 /* accumulate all internode masks */
5086                 accl_mask |= mask;
5087         }
5088
5089         /* convert mask to number of pages */
5090         return ~accl_mask + 1;
5091 }
5092
5093 /* Find the lowest pfn for a node */
5094 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5095 {
5096         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5097         unsigned long start_pfn;
5098         int i;
5099
5100         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5101                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5102
5103         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5104                 printk(KERN_WARNING
5105                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5106                 return 0;
5107         }
5108
5109         return min_pfn;
5110 }
5111
5112 /**
5113  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5114  *
5115  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5116  * memblock_set_node().
5117  */
5118 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5119 {
5120         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5121 }
5122
5123 /*
5124  * early_calculate_totalpages()
5125  * Sum pages in active regions for movable zone.
5126  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5127  */
5128 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5129 {
5130         unsigned long totalpages = 0;
5131         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5132         int i, nid;
5133
5134         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5135                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5136
5137                 totalpages += pages;
5138                 if (pages)
5139                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5140         }
5141         return totalpages;
5142 }
5143
5144 /*
5145  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5146  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5147  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5148  * others
5149  */
5150 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5151 {
5152         int i, nid;
5153         unsigned long usable_startpfn;
5154         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5155         /* save the state before borrow the nodemask */
5156         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5157         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5158         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5159         struct memblock_region *r;
5160
5161         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5162         find_usable_zone_for_movable();
5163
5164         /*
5165          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5166          * options.
5167          */
5168         if (movable_node_is_enabled()) {
5169                 for_each_memblock(memory, r) {
5170                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5171                                 continue;
5172
5173                         nid = r->nid;
5174
5175                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5176                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5177                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5178                                 usable_startpfn;
5179                 }
5180
5181                 goto out2;
5182         }
5183
5184         /*
5185          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5186          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5187          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5188          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5189          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5190          * what movablecore would have allowed.
5191          */
5192         if (required_movablecore) {
5193                 unsigned long corepages;
5194
5195                 /*
5196                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5197                  * was requested by the user
5198                  */
5199                 required_movablecore =
5200                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5201                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5202
5203                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5204         }
5205
5206         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5207         if (!required_kernelcore)
5208                 goto out;
5209
5210         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5211         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5212
5213 restart:
5214         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5215         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5216         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5217                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5218
5219                 /*
5220                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5221                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5222                  * amount of memory for the kernel
5223                  */
5224                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5225                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5226
5227                 /*
5228                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5229                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5230                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5231                  */
5232                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5233
5234                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5235                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5236                         unsigned long size_pages;
5237
5238                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5239                         if (start_pfn >= end_pfn)
5240                                 continue;
5241
5242                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5243                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5244                                 unsigned long kernel_pages;
5245                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5246                                                                 - start_pfn;
5247
5248                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5249                                                         kernelcore_remaining);
5250                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5251                                                         required_kernelcore);
5252
5253                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5254                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5255
5256                                         /*
5257                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5258                                          * that if we have to rebalance
5259                                          * kernelcore across nodes, we will
5260                                          * not double account here
5261                                          */
5262                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5263                                         continue;
5264                                 }
5265                                 start_pfn = usable_startpfn;
5266                         }
5267
5268                         /*
5269                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5270                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5271                          * number of pages used as kernelcore
5272                          */
5273                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5274                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5275                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5276                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5277
5278                         /*
5279                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5280                          * break if the kernelcore for this node has been
5281                          * satisfied
5282                          */
5283                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5284                                                                 size_pages);
5285                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5286                         if (!kernelcore_remaining)
5287                                 break;
5288                 }
5289         }
5290
5291         /*
5292          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5293          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5294          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5295          * satisfied
5296          */
5297         usable_nodes--;
5298         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5299                 goto restart;
5300
5301 out2:
5302         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5303         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5304                 zone_movable_pfn[nid] =
5305                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5306
5307 out:
5308         /* restore the node_state */
5309         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5310 }
5311
5312 /* Any regular or high memory on that node ? */
5313 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5314 {
5315         enum zone_type zone_type;
5316
5317         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5318                 return;
5319
5320         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5321                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5322                 if (populated_zone(zone)) {
5323                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5324                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5325                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5326                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5327                         break;
5328                 }
5329         }
5330 }
5331
5332 /**
5333  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5334  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5335  *
5336  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5337  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5338  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5339  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5340  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5341  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5342  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5343  * at arch_max_dma_pfn.
5344  */
5345 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5346 {
5347         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5348         int i, nid;
5349
5350         /* Record where the zone boundaries are */
5351         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5352                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5353         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5354                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5355         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5356         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5357         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5358                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5359                         continue;
5360                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5361                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5362                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5363                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5364         }
5365         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5366         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5367
5368         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5369         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5370         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5371
5372         /* Print out the zone ranges */
5373         printk("Zone ranges:\n");
5374         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5375                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5376                         continue;
5377                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5378                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5379                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5380                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5381                 else
5382                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5383                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5384                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5385                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5386         }
5387
5388         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5389         printk("Movable zone start for each node\n");
5390         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5391                 if (zone_movable_pfn[i])
5392                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5393                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5394         }
5395
5396         /* Print out the early node map */
5397         printk("Early memory node ranges\n");
5398         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5399                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5400                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5401
5402         /* Initialise every node */
5403         mminit_verify_pageflags_layout();
5404         setup_nr_node_ids();
5405         for_each_online_node(nid) {
5406                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5407                 free_area_init_node(nid, NULL,
5408                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5409
5410                 /* Any memory on that node */
5411                 if (pgdat->node_present_pages)
5412                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5413                 check_for_memory(pgdat, nid);
5414         }
5415 }
5416
5417 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5418 {
5419         unsigned long long coremem;
5420         if (!p)
5421                 return -EINVAL;
5422
5423         coremem = memparse(p, &p);
5424         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5425
5426         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5427         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5428
5429         return 0;
5430 }
5431
5432 /*
5433  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5434  * cannot be reclaimed or migrated.
5435  */
5436 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5437 {
5438         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5439 }
5440
5441 /*
5442  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5443  * can be reclaimed or migrated.
5444  */
5445 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5446 {
5447         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5448 }
5449
5450 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5451 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5452
5453 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5454
5455 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5456 {
5457         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5458         page_zone(page)->managed_pages += count;
5459         totalram_pages += count;
5460 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5461         if (PageHighMem(page))
5462                 totalhigh_pages += count;
5463 #endif
5464         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5465 }
5466 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5467
5468 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5469 {
5470         void *pos;
5471         unsigned long pages = 0;
5472
5473         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5474         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5475         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5476                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5477                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5478                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5479         }
5480
5481         if (pages && s)
5482                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5483                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5484
5485         return pages;
5486 }
5487 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5488
5489 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5490 void free_highmem_page(struct page *page)
5491 {
5492         __free_reserved_page(page);
5493         totalram_pages++;
5494         page_zone(page)->managed_pages++;
5495         totalhigh_pages++;
5496 }
5497 #endif
5498
5499
5500 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5501 {
5502         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5503         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5504
5505         physpages = get_num_physpages();
5506         codesize = _etext - _stext;
5507         datasize = _edata - _sdata;
5508         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5509         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5510         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5511         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5512
5513         /*
5514          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5515          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5516          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5517          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5518          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5519          */
5520 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5521         do { \
5522                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5523                         size -= adj; \
5524         } while (0)
5525
5526         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5527                      _sinittext, init_code_size);
5528         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5529         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5530         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5531         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5532
5533 #undef  adj_init_size
5534
5535         printk("Memory: %luK/%luK available "
5536                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5537                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5538 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5539                ", %luK highmem"
5540 #endif
5541                "%s%s)\n",
5542                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5543                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5544                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5545                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5546 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5547                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5548 #endif
5549                str ? ", " : "", str ? str : "");
5550 }
5551
5552 /**
5553  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5554  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5555  *
5556  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5557  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5558  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5559  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5560  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5561  * smaller per-cpu batchsize.
5562  */
5563 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5564 {
5565         dma_reserve = new_dma_reserve;
5566 }
5567
5568 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5569 {
5570         free_area_init_node(0, zones_size,
5571                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5572 }
5573
5574 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5575                                  unsigned long action, void *hcpu)
5576 {
5577         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5578
5579         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5580                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5581                 drain_pages(cpu);
5582
5583                 /*
5584                  * Spill the event counters of the dead processor
5585                  * into the current processors event counters.
5586                  * This artificially elevates the count of the current
5587                  * processor.
5588                  */
5589                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5590
5591                 /*
5592                  * Zero the differential counters of the dead processor
5593                  * so that the vm statistics are consistent.
5594                  *
5595                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5596                  * race with what we are doing.
5597                  */
5598                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5599         }
5600         return NOTIFY_OK;
5601 }
5602
5603 void __init page_alloc_init(void)
5604 {
5605         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5606 }
5607
5608 /*
5609  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5610  *      or min_free_kbytes changes.
5611  */
5612 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5613 {
5614         struct pglist_data *pgdat;
5615         unsigned long reserve_pages = 0;
5616         enum zone_type i, j;
5617
5618         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5619                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5620                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5621                         long max = 0;
5622
5623                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5624                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5625                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5626                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5627                         }
5628
5629                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5630                         max += high_wmark_pages(zone);
5631
5632                         if (max > zone->managed_pages)
5633                                 max = zone->managed_pages;
5634                         reserve_pages += max;
5635                         /*
5636                          * Lowmem reserves are not available to
5637                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5638                          * kswapd tries to balance zones to their high
5639                          * watermark.  As a result, neither should be
5640                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5641                          * situation where reclaim has to clean pages
5642                          * in order to balance the zones.
5643                          */
5644                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5645                 }
5646         }
5647         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5648         totalreserve_pages = reserve_pages;
5649 }
5650
5651 /*
5652  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5653  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5654  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5655  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5656  */
5657 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5658 {
5659         struct pglist_data *pgdat;
5660         enum zone_type j, idx;
5661
5662         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5663                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5664                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5665                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5666
5667                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5668
5669                         idx = j;
5670                         while (idx) {
5671                                 struct zone *lower_zone;
5672
5673                                 idx--;
5674
5675                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5676                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5677
5678                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5679                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5680                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5681                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5682                         }
5683                 }
5684         }
5685
5686         /* update totalreserve_pages */
5687         calculate_totalreserve_pages();
5688 }
5689
5690 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5691 {
5692         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5693         unsigned long lowmem_pages = 0;
5694         struct zone *zone;
5695         unsigned long flags;
5696
5697         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5698         for_each_zone(zone) {
5699                 if (!is_highmem(zone))
5700                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5701         }
5702
5703         for_each_zone(zone) {
5704                 u64 tmp;
5705
5706                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5707                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5708                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5709                 if (is_highmem(zone)) {
5710                         /*
5711                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5712                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5713                          * value here.
5714                          *
5715                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5716                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5717                          * not be capped for highmem.
5718                          */
5719                         unsigned long min_pages;
5720
5721                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5722                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5723                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5724                 } else {
5725                         /*
5726                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5727                          * proportionate to the zone's size.
5728                          */
5729                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5730                 }
5731
5732                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5733                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5734
5735                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5736                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5737                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5738
5739                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5740                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5741         }
5742
5743         /* update totalreserve_pages */
5744         calculate_totalreserve_pages();
5745 }
5746
5747 /**
5748  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5749  * or when memory is hot-{added|removed}
5750  *
5751  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5752  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5753  */
5754 void setup_per_zone_wmarks(void)
5755 {
5756         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5757         __setup_per_zone_wmarks();
5758         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5759 }
5760
5761 /*
5762  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5763  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5764  * to be referenced again before it is swapped out.
5765  *
5766  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5767  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5768  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5769  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5770  *
5771  * total     target    max
5772  * memory    ratio     inactive anon
5773  * -------------------------------------
5774  *   10MB       1         5MB
5775  *  100MB       1        50MB
5776  *    1GB       3       250MB
5777  *   10GB      10       0.9GB
5778  *  100GB      31         3GB
5779  *    1TB     101        10GB
5780  *   10TB     320        32GB
5781  */
5782 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5783 {
5784         unsigned int gb, ratio;
5785
5786         /* Zone size in gigabytes */
5787         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5788         if (gb)
5789                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5790         else
5791                 ratio = 1;
5792
5793         zone->inactive_ratio = ratio;
5794 }
5795
5796 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5797 {
5798         struct zone *zone;
5799
5800         for_each_zone(zone)
5801                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5802 }
5803
5804 /*
5805  * Initialise min_free_kbytes.
5806  *
5807  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5808  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5809  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5810  *
5811  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5812  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5813  *
5814  * which yields
5815  *
5816  * 16MB:        512k
5817  * 32MB:        724k
5818  * 64MB:        1024k
5819  * 128MB:       1448k
5820  * 256MB:       2048k
5821  * 512MB:       2896k
5822  * 1024MB:      4096k
5823  * 2048MB:      5792k
5824  * 4096MB:      8192k
5825  * 8192MB:      11584k
5826  * 16384MB:     16384k
5827  */
5828 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5829 {
5830         unsigned long lowmem_kbytes;
5831         int new_min_free_kbytes;
5832
5833         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5834         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5835
5836         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5837                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5838                 if (min_free_kbytes < 128)
5839                         min_free_kbytes = 128;
5840                 if (min_free_kbytes > 65536)
5841                         min_free_kbytes = 65536;
5842         } else {
5843                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5844                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5845         }
5846         setup_per_zone_wmarks();
5847         refresh_zone_stat_thresholds();
5848         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5849         setup_per_zone_inactive_ratio();
5850         return 0;
5851 }
5852 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5853
5854 /*
5855  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5856  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5857  *      changes.
5858  */
5859 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5860         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5861 {
5862         int rc;
5863
5864         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5865         if (rc)
5866                 return rc;
5867
5868         if (write) {
5869                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5870                 setup_per_zone_wmarks();
5871         }
5872         return 0;
5873 }
5874
5875 #ifdef CONFIG_NUMA
5876 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5877         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5878 {
5879         struct zone *zone;
5880         int rc;
5881
5882         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5883         if (rc)
5884                 return rc;
5885
5886         for_each_zone(zone)
5887                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5888                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5889         return 0;
5890 }
5891
5892 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5893         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5894 {
5895         struct zone *zone;
5896         int rc;
5897
5898         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5899         if (rc)
5900                 return rc;
5901
5902         for_each_zone(zone)
5903                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5904                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5905         return 0;
5906 }
5907 #endif
5908
5909 /*
5910  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5911  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5912  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5913  *
5914  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5915  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5916  * if in function of the boot time zone sizes.
5917  */
5918 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5919         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5920 {
5921         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5922         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5923         return 0;
5924 }
5925
5926 /*
5927  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5928  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5929  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5930  */
5931 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5932         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5933 {
5934         struct zone *zone;
5935         int old_percpu_pagelist_fraction;
5936         int ret;
5937
5938         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5939         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5940
5941         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5942         if (!write || ret < 0)
5943                 goto out;
5944
5945         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5946         if (percpu_pagelist_fraction &&
5947             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5948                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5949                 ret = -EINVAL;
5950                 goto out;
5951         }
5952
5953         /* No change? */
5954         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5955                 goto out;
5956
5957         for_each_populated_zone(zone) {
5958                 unsigned int cpu;
5959
5960                 for_each_possible_cpu(cpu)
5961                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5962                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5963         }
5964 out:
5965         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5966         return ret;
5967 }
5968
5969 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5970
5971 #ifdef CONFIG_NUMA
5972 static int __init set_hashdist(char *str)
5973 {
5974         if (!str)
5975                 return 0;
5976         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5977         return 1;
5978 }
5979 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5980 #endif
5981
5982 /*
5983  * allocate a large system hash table from bootmem
5984  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5985  *   quantity of entries
5986  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5987  */
5988 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5989                                      unsigned long bucketsize,
5990                                      unsigned long numentries,
5991                                      int scale,
5992                                      int flags,
5993                                      unsigned int *_hash_shift,
5994                                      unsigned int *_hash_mask,
5995                                      unsigned long low_limit,
5996                                      unsigned long high_limit)
5997 {
5998         unsigned long long max = high_limit;
5999         unsigned long log2qty, size;
6000         void *table = NULL;
6001
6002         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6003         if (!numentries) {
6004                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6005                 numentries = nr_kernel_pages;
6006
6007                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6008                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6009                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6010
6011                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6012                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6013                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6014                 else
6015                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6016
6017                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6018                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6019                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6020                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6021                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6022                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6023                                 BUG_ON(!numentries);
6024                         }
6025                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6026                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6027         }
6028         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6029
6030         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6031         if (max == 0) {
6032                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6033                 do_div(max, bucketsize);
6034         }
6035         max = min(max, 0x80000000ULL);
6036
6037         if (numentries < low_limit)
6038                 numentries = low_limit;
6039         if (numentries > max)
6040                 numentries = max;
6041
6042         log2qty = ilog2(numentries);
6043
6044         do {
6045                 size = bucketsize << log2qty;
6046                 if (flags & HASH_EARLY)
6047                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6048                 else if (hashdist)
6049                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6050                 else {
6051                         /*
6052                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6053                          * some pages at the end of hash table which
6054                          * alloc_pages_exact() automatically does
6055                          */
6056                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6057                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6058                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6059                         }
6060                 }
6061         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6062
6063         if (!table)
6064                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6065
6066         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6067                tablename,
6068                (1UL << log2qty),
6069                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6070                size);
6071
6072         if (_hash_shift)
6073                 *_hash_shift = log2qty;
6074         if (_hash_mask)
6075                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6076
6077         return table;
6078 }
6079
6080 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6081 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6082                                                         unsigned long pfn)
6083 {
6084 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6085         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6086 #else
6087         return zone->pageblock_flags;
6088 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6089 }
6090
6091 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6092 {
6093 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6094         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6095         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6096 #else
6097         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6098         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6099 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6100 }
6101
6102 /**
6103  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6104  * @page: The page within the block of interest
6105  * @pfn: The target page frame number
6106  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6107  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6108  *
6109  * Return: pageblock_bits flags
6110  */
6111 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6112                                         unsigned long end_bitidx,
6113                                         unsigned long mask)
6114 {
6115         struct zone *zone;
6116         unsigned long *bitmap;
6117         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6118         unsigned long word;
6119
6120         zone = page_zone(page);
6121         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6122         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6123         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6124         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6125
6126         word = bitmap[word_bitidx];
6127         bitidx += end_bitidx;
6128         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6129 }
6130
6131 /**
6132  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6133  * @page: The page within the block of interest
6134  * @flags: The flags to set
6135  * @pfn: The target page frame number
6136  * @end_bitidx: The last bit of interest
6137  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6138  */
6139 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6140                                         unsigned long pfn,
6141                                         unsigned long end_bitidx,
6142                                         unsigned long mask)
6143 {
6144         struct zone *zone;
6145         unsigned long *bitmap;
6146         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6147         unsigned long old_word, word;
6148
6149         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6150
6151         zone = page_zone(page);
6152         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6153         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6154         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6155         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6156
6157         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6158
6159         bitidx += end_bitidx;
6160         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6161         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6162
6163         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6164         for (;;) {
6165                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6166                 if (word == old_word)
6167                         break;
6168                 word = old_word;
6169         }
6170 }
6171
6172 /*
6173  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6174  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6175  *
6176  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6177  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6178  * expect this function should be exact.
6179  */
6180 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6181                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6182 {
6183         unsigned long pfn, iter, found;
6184         int mt;
6185
6186         /*
6187          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6188          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6189          */
6190         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6191                 return false;
6192         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6193         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6194                 return false;
6195
6196         pfn = page_to_pfn(page);
6197         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6198                 unsigned long check = pfn + iter;
6199
6200                 if (!pfn_valid_within(check))
6201                         continue;
6202
6203                 page = pfn_to_page(check);
6204
6205                 /*
6206                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6207                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6208                  * handle each tail page individually in migration.
6209                  */
6210                 if (PageHuge(page)) {
6211                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6212                         continue;
6213                 }
6214
6215                 /*
6216                  * We can't use page_count without pin a page
6217                  * because another CPU can free compound page.
6218                  * This check already skips compound tails of THP
6219                  * because their page->_count is zero at all time.
6220                  */
6221                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6222                         if (PageBuddy(page))
6223                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6224                         continue;
6225                 }
6226
6227                 /*
6228                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6229                  * page_count() is not 0.
6230                  */
6231                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6232                         continue;
6233
6234                 if (!PageLRU(page))
6235                         found++;
6236                 /*
6237                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6238                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6239                  * and it still to be fixed.
6240                  */
6241                 /*
6242                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6243                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6244                  *
6245                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6246                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6247                  * page at boot.
6248                  */
6249                 if (found > count)
6250                         return true;
6251         }
6252         return false;
6253 }
6254
6255 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6256 {
6257         struct zone *zone;
6258         unsigned long pfn;
6259
6260         /*
6261          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6262          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6263          * the zone but still within the section.
6264          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6265          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6266          */
6267         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6268                 return false;
6269
6270         zone = page_zone(page);
6271         pfn = page_to_pfn(page);
6272         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6273                 return false;
6274
6275         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6276 }
6277
6278 #ifdef CONFIG_CMA
6279
6280 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6281 {
6282         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6283                              pageblock_nr_pages) - 1);
6284 }
6285
6286 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6287 {
6288         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6289                                 pageblock_nr_pages));
6290 }
6291
6292 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6293 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6294                                         unsigned long start, unsigned long end)
6295 {
6296         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6297         unsigned long nr_reclaimed;
6298         unsigned long pfn = start;
6299         unsigned int tries = 0;
6300         int ret = 0;
6301
6302         migrate_prep();
6303
6304         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6305                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6306                         ret = -EINTR;
6307                         break;
6308                 }
6309
6310                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6311                         cc->nr_migratepages = 0;
6312                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6313                         if (!pfn) {
6314                                 ret = -EINTR;
6315                                 break;
6316                         }
6317                         tries = 0;
6318                 } else if (++tries == 5) {
6319                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6320                         break;
6321                 }
6322
6323                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6324                                                         &cc->migratepages);
6325                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6326
6327                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6328                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6329         }
6330         if (ret < 0) {
6331                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6332                 return ret;
6333         }
6334         return 0;
6335 }
6336
6337 /**
6338  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6339  * @start:      start PFN to allocate
6340  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6341  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6342  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6343  *                      in range must have the same migratetype and it must
6344  *                      be either of the two.
6345  *
6346  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6347  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6348  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6349  * pages fall in.
6350  *
6351  * The PFN range must belong to a single zone.
6352  *
6353  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6354  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6355  * need to be freed with free_contig_range().
6356  */
6357 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6358                        unsigned migratetype)
6359 {
6360         unsigned long outer_start, outer_end;
6361         int ret = 0, order;
6362
6363         struct compact_control cc = {
6364                 .nr_migratepages = 0,
6365                 .order = -1,
6366                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6367                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6368                 .ignore_skip_hint = true,
6369         };
6370         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6371
6372         /*
6373          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6374          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6375          * have different sizes, and due to the way page allocator
6376          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6377          * that page allocator won't try to merge buddies from
6378          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6379          * other migration type.
6380          *
6381          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6382          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6383          * we are interested in).  This will put all the pages in
6384          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6385          *
6386          * When this is done, we take the pages in range from page
6387          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6388          * page allocator will never consider using them.
6389          *
6390          * This lets us mark the pageblocks back as
6391          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6392          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6393          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6394          */
6395
6396         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6397                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6398                                        false);
6399         if (ret)
6400                 return ret;
6401
6402         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6403         if (ret)
6404                 goto done;
6405
6406         /*
6407          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6408          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6409          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6410          * What we are going to do is to allocate all pages from
6411          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6412          *
6413          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6414          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6415          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6416          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6417          * once this is done free the pages we are not interested in.
6418          *
6419          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6420          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6421          */
6422
6423         lru_add_drain_all();
6424         drain_all_pages();
6425
6426         order = 0;
6427         outer_start = start;
6428         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6429                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6430                         ret = -EBUSY;
6431                         goto done;
6432                 }
6433                 outer_start &= ~0UL << order;
6434         }
6435
6436         /* Make sure the range is really isolated. */
6437         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6438                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6439                        outer_start, end);
6440                 ret = -EBUSY;
6441                 goto done;
6442         }
6443
6444
6445         /* Grab isolated pages from freelists. */
6446         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6447         if (!outer_end) {
6448                 ret = -EBUSY;
6449                 goto done;
6450         }
6451
6452         /* Free head and tail (if any) */
6453         if (start != outer_start)
6454                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6455         if (end != outer_end)
6456                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6457
6458 done:
6459         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6460                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6461         return ret;
6462 }
6463
6464 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6465 {
6466         unsigned int count = 0;
6467
6468         for (; nr_pages--; pfn++) {
6469                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6470
6471                 count += page_count(page) != 1;
6472                 __free_page(page);
6473         }
6474         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6475 }
6476 #endif
6477
6478 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6479 /*
6480  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6481  * page high values need to be recalulated.
6482  */
6483 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6484 {
6485         unsigned cpu;
6486         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6487         for_each_possible_cpu(cpu)
6488                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6489                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6490         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6491 }
6492 #endif
6493
6494 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6495 {
6496         unsigned long flags;
6497         int cpu;
6498         struct per_cpu_pageset *pset;
6499
6500         /* avoid races with drain_pages()  */
6501         local_irq_save(flags);
6502         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6503                 for_each_online_cpu(cpu) {
6504                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6505                         drain_zonestat(zone, pset);
6506                 }
6507                 free_percpu(zone->pageset);
6508                 zone->pageset = &boot_pageset;
6509         }
6510         local_irq_restore(flags);
6511 }
6512
6513 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6514 /*
6515  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6516  */
6517 void
6518 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6519 {
6520         struct page *page;
6521         struct zone *zone;
6522         unsigned int order, i;
6523         unsigned long pfn;
6524         unsigned long flags;
6525         /* find the first valid pfn */
6526         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6527                 if (pfn_valid(pfn))
6528                         break;
6529         if (pfn == end_pfn)
6530                 return;
6531         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6532         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6533         pfn = start_pfn;
6534         while (pfn < end_pfn) {
6535                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6536                         pfn++;
6537                         continue;
6538                 }
6539                 page = pfn_to_page(pfn);
6540                 /*
6541                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6542                  * page_count() is not 0.
6543                  */
6544                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6545                         pfn++;
6546                         SetPageReserved(page);
6547                         continue;
6548                 }
6549
6550                 BUG_ON(page_count(page));
6551                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6552                 order = page_order(page);
6553 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6554                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6555                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6556 #endif
6557                 list_del(&page->lru);
6558                 rmv_page_order(page);
6559                 zone->free_area[order].nr_free--;
6560                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6561                         SetPageReserved((page+i));
6562                 pfn += (1 << order);
6563         }
6564         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6565 }
6566 #endif
6567
6568 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6569 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6570 {
6571         struct zone *zone = page_zone(page);
6572         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6573         unsigned long flags;
6574         unsigned int order;
6575
6576         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6577         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6578                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6579
6580                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6581                         break;
6582         }
6583         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6584
6585         return order < MAX_ORDER;
6586 }
6587 #endif
6588
6589 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6590         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6591         {1UL << PG_error,               "error"         },
6592         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6593         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6594         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6595         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6596         {1UL << PG_active,              "active"        },
6597         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6598         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6599         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6600         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6601         {1UL << PG_private,             "private"       },
6602         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6603         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6604 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6605         {1UL << PG_head,                "head"          },
6606         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6607 #else
6608         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6609 #endif
6610         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6611         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6612         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6613         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6614         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6615 #ifdef CONFIG_MMU
6616         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6617 #endif
6618 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6619         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6620 #endif
6621 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6622         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6623 #endif
6624 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6625         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6626 #endif
6627 };
6628
6629 static void dump_flags(unsigned long flags,
6630                         const struct trace_print_flags *names, int count)
6631 {
6632         const char *delim = "";
6633         unsigned long mask;
6634         int i;
6635
6636         printk(KERN_ALERT "flags: %#lx(", flags);
6637
6638         /* remove zone id */
6639         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6640
6641         for (i = 0; i < count && flags; i++) {
6642
6643                 mask = names[i].mask;
6644                 if ((flags & mask) != mask)
6645                         continue;
6646
6647                 flags &= ~mask;
6648                 printk("%s%s", delim, names[i].name);
6649                 delim = "|";
6650         }
6651
6652         /* check for left over flags */
6653         if (flags)
6654                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6655
6656         printk(")\n");
6657 }
6658
6659 void dump_page_badflags(struct page *page, const char *reason,
6660                 unsigned long badflags)
6661 {
6662         printk(KERN_ALERT
6663                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6664                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6665                 page->mapping, page->index);
6666         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6667         dump_flags(page->flags, pageflag_names, ARRAY_SIZE(pageflag_names));
6668         if (reason)
6669                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6670         if (page->flags & badflags) {
6671                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6672                 dump_flags(page->flags & badflags,
6673                                 pageflag_names, ARRAY_SIZE(pageflag_names));
6674         }
6675         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6676 }
6677
6678 void dump_page(struct page *page, const char *reason)
6679 {
6680         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6681 }
6682 EXPORT_SYMBOL(dump_page);
6683
6684 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6685
6686 static const struct trace_print_flags vmaflags_names[] = {
6687         {VM_READ,                       "read"          },
6688         {VM_WRITE,                      "write"         },
6689         {VM_EXEC,                       "exec"          },
6690         {VM_SHARED,                     "shared"        },
6691         {VM_MAYREAD,                    "mayread"       },
6692         {VM_MAYWRITE,                   "maywrite"      },
6693         {VM_MAYEXEC,                    "mayexec"       },
6694         {VM_MAYSHARE,                   "mayshare"      },
6695         {VM_GROWSDOWN,                  "growsdown"     },
6696         {VM_PFNMAP,                     "pfnmap"        },
6697         {VM_DENYWRITE,                  "denywrite"     },
6698         {VM_LOCKED,                     "locked"        },
6699         {VM_IO,                         "io"            },
6700         {VM_SEQ_READ,                   "seqread"       },
6701         {VM_RAND_READ,                  "randread"      },
6702         {VM_DONTCOPY,                   "dontcopy"      },
6703         {VM_DONTEXPAND,                 "dontexpand"    },
6704         {VM_ACCOUNT,                    "account"       },
6705         {VM_NORESERVE,                  "noreserve"     },
6706         {VM_HUGETLB,                    "hugetlb"       },
6707         {VM_NONLINEAR,                  "nonlinear"     },
6708 #if defined(CONFIG_X86)
6709         {VM_PAT,                        "pat"           },
6710 #elif defined(CONFIG_PPC)
6711         {VM_SAO,                        "sao"           },
6712 #elif defined(CONFIG_PARISC) || defined(CONFIG_METAG) || defined(CONFIG_IA64)
6713         {VM_GROWSUP,                    "growsup"       },
6714 #elif !defined(CONFIG_MMU)
6715         {VM_MAPPED_COPY,                "mappedcopy"    },
6716 #else
6717         {VM_ARCH_1,                     "arch_1"        },
6718 #endif
6719         {VM_DONTDUMP,                   "dontdump"      },
6720 #ifdef CONFIG_MEM_SOFT_DIRTY
6721         {VM_SOFTDIRTY,                  "softdirty"     },
6722 #endif
6723         {VM_MIXEDMAP,                   "mixedmap"      },
6724         {VM_HUGEPAGE,                   "hugepage"      },
6725         {VM_NOHUGEPAGE,                 "nohugepage"    },
6726         {VM_MERGEABLE,                  "mergeable"     },
6727 };
6728
6729 void dump_vma(const struct vm_area_struct *vma)
6730 {
6731         printk(KERN_ALERT
6732                 "vma %p start %p end %p\n"
6733                 "next %p prev %p mm %p\n"
6734                 "prot %lx anon_vma %p vm_ops %p\n"
6735                 "pgoff %lx file %p private_data %p\n",
6736                 vma, (void *)vma->vm_start, (void *)vma->vm_end, vma->vm_next,
6737                 vma->vm_prev, vma->vm_mm,
6738                 (unsigned long)pgprot_val(vma->vm_page_prot),
6739                 vma->anon_vma, vma->vm_ops, vma->vm_pgoff,
6740                 vma->vm_file, vma->vm_private_data);
6741         dump_flags(vma->vm_flags, vmaflags_names, ARRAY_SIZE(vmaflags_names));
6742 }
6743 EXPORT_SYMBOL(dump_vma);
6744
6745 #endif          /* CONFIG_DEBUG_VM */